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我国学者模仿蜘蛛网研制出 “超弹性” 硬碳材料

日期: 2019-06-17    来源:互联网

  碳是地球上分布最广泛的材料之一。近期,中国科学技术大学俞书宏教授课题组受自然界中的蜘蛛网启发,研制出一种每秒弹速达 0.86 米、“压扁” 10 万次不变形的 “超弹性” 硬碳材料,且制作方法简单高效。国际材料学领域学术期刊《先进材料》日前发表了该研究成果。

  据介绍,根据碳原子排列方式的不同,碳材料可分为石墨碳、软碳和硬碳 3 种。比如铅笔芯的主要成分就是石墨碳,常见的煤炭则是软碳和硬碳的复合体。石墨碳和软碳的弹性高、易变形,但强度低;硬碳的结构稳定,但性脆易碎。如何使硬碳既能保持 “硬度”,又能变得更有弹性,是材料学界的一大挑战。

  近期,俞书宏教授课题组受自然界中的蜘蛛网启发,通过模板法构筑纳米纤维网络结构,制备了一种具有纳米纤维网络结构的新型硬碳材料,具有超弹性、抗疲劳以及稳定性好等优点。

  “如同蜘蛛网,这种材料的内部结构是线与线之间交叉焊接,整体类似于一个 ‘毛线团’。” 中科大博士生秦冰介绍,这种结构设计赋予了材料新的性能。实验显示:其回弹速度每秒钟达 0.86 米;“压扁” 10 万次,外形、性能几乎复原如初;在零下 196 摄氏度的低温环境中,还能保持超弹性及电阻稳定性。

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