我國學者模仿(fǎng)蜘蛛網研製出“超(chāo)彈性”硬碳材料
碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期,中國科學技術大學俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網啟(qǐ)發,研製出一種(zhǒng)每秒彈速(sù)達0.86米、“壓扁”10萬次不變形的“超彈(dàn)性”硬碳材料,且製作(zuò)方法簡單高效。國際材料學領域學術期刊《先進材料》日前發(fā)表了該研究成果。
據介紹,根據碳原子(zǐ)排(pái)列方式的不同,碳材(cái)料可分為石墨碳、軟碳和硬碳3種。比如鉛筆芯的主(zhǔ)要成分就是石墨(mò)碳,常見的煤炭則(zé)是軟碳和硬碳的複合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易(yì)變形,但強度低;硬碳的結構穩定,但性脆易(yì)碎。如(rú)何使(shǐ)硬碳既能保持“硬度”,又能變得(dé)更有彈性,是材料學界的一大挑戰。
近期,俞書宏教授課題組受自然界中(zhōng)的蜘蛛(zhū)網啟發,通過模板法構築(zhù)納米纖維網絡結(jié)構,製備了一(yī)種具有納米(mǐ)纖維(wéi)網絡結構的(de)新型硬(yìng)碳材料,具(jù)有超彈性、抗疲勞(láo)以(yǐ)及穩定性好等(děng)優點。
“如同蜘蛛網,這種材料的內部結構是線與線之間交叉焊接,整體類似於一個‘毛線團’。”中科大博士生秦冰介紹(shào),這種結構設(shè)計賦予了材料新的性能。實(shí)驗顯示(shì):其回彈速度每秒鍾達0.86米;“壓扁”10萬次,外形、性能幾乎複原如(rú)初;在零下196攝氏度的低溫環境中,還能保持超彈(dàn)性及電阻穩定性。