科学家最新研制超轻材料其强度是钢铁的十倍

2017-01-11 10:11:00 作者:腾讯科学 分类 : 科技潮物

科学家最新研制超轻材料其强度是钢铁的十倍

  如图所示,这是科学家最新研制的石墨烯3D结构,在热量和压力作用下,该材料形成特殊结构,测试显示它的硬度是钢铁10倍。

  据英国每日邮报报道,目前,美国麻省理工学院研究人员使用石墨烯材料设计出世界上最轻、最结实的材料,他们通过压缩和熔合石墨烯片,这是一种二维碳材料,这种最新材料仅具有钢铁5%密度,但是硬度却是钢铁的10倍,它可用于轻重量、超强材料应用领域。

  使这种新材料硬度增强的关键因素是它的几何3D结构,而不是该材料自身,从而表明可采用其它物质建造成为类似几何结构,实现超轻和超强硬度的特性。这项最新研究发表在近期出版的《科学进展杂志》上。

  据悉,美国麻省理工学院研究人员对石墨烯单个原子进行了分析,二维石墨烯材料较为结实,并具有一定的电气性质。麻省理工学院民用和环境工程部主管马库斯-比埃勒(Markus Buehler)博士称,但是石墨烯二维结构非常薄,仅是单个原子的厚度,它很难用于制造汽车、房屋或者其它设施的3D材料。我们所做的就是将这种2D材料转变成为3D结构。

  为了制造3D石墨烯材料,研究小组使用热量和压力压缩了石墨烯片,这一过程产生较强的稳定结构,类似于珊瑚和叫做硅藻的小型藻类。研究负责人、麻省理工学院民用和环境工程部助理研究员秦昭(音译)说:“一旦我们建造这种3D结构,我们希望观察其极限特征,测试我们制造最结实材料的真实属性。”

  为了测试该材料的强度等级,研究人员研制了不同等级的3D模型,然后提交进行各种测试。最新研制的3D石墨材料表面弯曲变形,类似于被折叠的纸张,相比之下,纸张在长度和宽度方面并不具有更大的强度,很容易被揉皱。当石墨烯折叠成某种外形时,例如:形成管状结构,管状结构长度的强度将增大,可承受更多的重量。按照类似的方法,石墨烯片的几何排列可自然形成一种较强的结构。

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