中国学者通过模仿蜘蛛网开发了“超弹性”硬碳材料
新华社合肥6月1日电。电碳是地球上分布最广的材料之一。近日,中国科学技术大学俞树鸿教授课题组受自然界蜘蛛网的启发,研制出一种“超弹性”硬碳材料,其弹性速度为0.86米/秒,经过10万次“展平”后不变形,制造方法简单高效。国际材料科学领域的学术期刊《先进材料》最近发表了研究成果。
根据介绍,根据碳原子排列的不同,碳材料可以分为石墨碳、软碳和硬碳。比如铅笔芯的主要成分是石墨碳,而普通的煤是软碳和硬碳的复合体。石墨碳和软碳弹性高,易变形,但强度低;硬碳结构稳定,但易碎。如何使硬质碳既保持“硬度”,又变得更有弹性,是材料领域的一大挑战。
最近,受自然界蜘蛛网的启发,俞树鸿教授的研究小组采用模板法构建了纳米纤维网络结构,制备了一种新型纳米纤维网络结构的硬质碳材料,具有超弹性、抗疲劳、稳定性好的优点。
“像蜘蛛网一样,这种材料的内部结构是线与线之间交叉焊接的,类似于‘羊毛球’。”中国科技大学博士生秦冰介绍说,这种结构设计赋予了材料新的特性。实验表明,其反弹速度达到每秒0.86米;“压扁”10万次,外形和性能几乎恢复;在-196摄氏度的低温环境下,还能保持超弹性和电阻稳定性。
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