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微观拱形使脆弱碳材料具备弹簧似的韧性
来源:     作者:      2016-10-08 13:17       

 

近日,《自然—通讯》报告了一种轻量复合材料,它能够在反复的巨大压缩应变下保持像弹簧一样的弹性和可恢复性。该材料由牢固的石墨烯片通过脆性的无定型碳粘合而成的薄层堆叠而成,薄层之间相互链接并且具有疏松的空隙。这种材料的制备方法使每一薄层都起皱,皱缩形成的微观拱形,如同工程设计、建筑和身体骨骼中的类似结构一样,从而增强了整体材料的可压缩性、弹性和损伤耐受性。

人们一直在不断研究轻量结构材料,包括碳基材料,通过组分和结构调控获得不同的机械性能组合以实现不同的用途。中国科学技术大学的俞书宏及同事表明,即使主要由脆弱的碳材料组成,但是若嵌入微型拱形作为结构基元,复合材料也能在高压情况下实现弹性和可恢复性,并且能量损耗低。成千上万次,乃至一百万次施以高压(最高50%)仍能表现稳定,而不会对材料的性能和结构造成明显破坏。

研究人员提出,某些较大尺度的宏观结构将有望为设计具有微观尺度多级结构的复合材料提供有益启发,比如可以通过3D打印实现。