我國學者模仿蜘蛛網(wǎng)研制出“超彈性”硬碳材料
碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期,中國科學技術(shù)大學俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網(wǎng)啟發(fā),研制出一種每秒彈速達0.86米、“壓扁”10萬次不變形的“超彈性”硬碳材料,且制作方法簡單高效。國際材料學領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《先進材料》日前發(fā)表了該研究成果。
據(jù)介紹,根據(jù)碳原子排列方式的不同,碳材料可分為石墨碳、軟碳和硬碳3種。比如鉛筆芯的主要成分就是石墨碳,常見的煤炭則是軟碳和硬碳的復(fù)合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易變形,但強度低;硬碳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,但性脆易碎。如何使硬碳既能保持“硬度”,又能變得更有彈性,是材料學界的一大挑戰(zhàn)。近期,俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網(wǎng)啟發(fā),通過模板法構(gòu)筑納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),制備了一種具有納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型硬碳材料,具有超彈性、抗疲勞以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點!叭缤┲刖W(wǎng),這種材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是線與線之間交叉焊接,整體類似于一個‘毛線團’。”中科大博士生秦冰介紹,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計賦予了材料新的性能。實驗顯示:其回彈速度每秒鐘達0.86米;“壓扁”10萬次,外形、性能幾乎復(fù)原如初;在零下196攝氏度的低溫環(huán)境中,還能保持超彈性及電阻穩(wěn)定性。 |