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石墨烯新結(jié)構(gòu)形似海綿比鐵硬

作者：中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來源：http://www.sikpqwc.cn 日期：2017-01-10 13:27:04

科技日?qǐng)?bào)北京1月9日電（記者劉霞）據(jù)英國《獨(dú)立報(bào)》8日?qǐng)?bào)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(jiān)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(jiān)固程度為鐵的10倍多。

石墨烯在二維形式時(shí)被認(rèn)為是最堅(jiān)固的材料，但研究人員一直很難將其二維形式下的堅(jiān)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(duì)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(duì)體積來說很大，但非常堅(jiān)固。

研究團(tuán)隊(duì)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(gè)原子厚，擁有獨(dú)特的堅(jiān)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)。”

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(duì)其進(jìn)行測(cè)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(shí)獲得同樣的堅(jiān)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)。
來源: 科技日?qǐng)?bào)社-中國科技網(wǎng)

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