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石墨烯新結(jié)構(gòu)形似海綿比鐵硬
來源:科技日報   發(fā)布時間:2017-01-11   瀏覽:6178
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  據(jù)英國《獨(dú)立報》8日報道,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家通過按壓并熔化石墨烯薄片,制造出迄今最輕質(zhì)堅固的材料之一——一種多孔的三維石墨烯結(jié)構(gòu),其形狀類似海綿,密度僅為鐵的5%,但堅固程度為鐵的10倍多。

  石墨烯在二維形式時被認(rèn)為是最堅固的材料,但研究人員一直很難將其二維形式下的堅固強(qiáng)度,轉(zhuǎn)化到有用的三維材料內(nèi)。在最新研究中,研究團(tuán)隊通過施加熱和壓力,將石墨烯小薄片按壓在一起,制造出一種復(fù)雜穩(wěn)定類似珊瑚和硅藻類生物的結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)名為“螺旋二十四面體”,其表面積相對體積來說很大,但非常堅固。

  研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、MIT土木和環(huán)境工程系主任馬庫斯·比勒解釋說:“石墨烯這種二維材料僅一個原子厚,擁有獨(dú)特的堅固程度和電學(xué)屬性,但由于太纖薄,很難制成三維材料。不過,我們的最新研究做到了這一點(diǎn)?!?/p>

  比勒指出:“石墨烯在熱和壓力作用下自然形成的這一幾何形狀非常復(fù)雜,用傳統(tǒng)方法不可能制造出來。”在實(shí)驗(yàn)中,研究人員用3D打印機(jī)制造出擴(kuò)大數(shù)千倍的結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行測試,得到了上述結(jié)果。

  這項(xiàng)近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步》雜志上的新研究表明,新結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能更大程度源于這一獨(dú)特的構(gòu)造而非材料本身。這意味著,科學(xué)家可以將其他材料制成同樣的幾何形狀,來獲得同樣強(qiáng)度的輕質(zhì)材料。

  研究人員認(rèn)為,同樣的幾何形狀甚至能應(yīng)用于更大塊頭的結(jié)構(gòu)材料。比如,制造橋梁的水泥可制成同樣的多孔幾何形狀,在降低重量的同時獲得同樣的堅固程度。此外,由于這一形狀內(nèi)充滿了細(xì)小的孔隙,因此,有望用于過濾水或化學(xué)物質(zhì)。

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