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據(jù)英國《獨立報》8日報道,美國麻省理工學院(MIT)的科學家通過按壓并熔化石墨烯薄片,制造出迄今最輕質堅固的材料之一——一種多孔的三維石墨烯結構,其形狀類似海綿,密度僅為鐵的5%,但堅固程度為鐵的10倍多。
- V$ {( R1 q6 ^6 j# w石墨烯在二維形式時被認為是最堅固的材料,但研究人員一直很難將其二維形式下的堅固強度,轉化到有用的三維材料內。在最新研究中,研究團隊通過施加熱和壓力,將石墨烯小薄片按壓在一起,制造出一種復雜穩(wěn)定類似珊瑚和硅藻類生物的結構。新結構名為“螺旋二十四面體”,其表面積相對體積來說很大,但非常堅固。) ?: z( H0 b8 |% K
研究團隊負責人、MIT土木和環(huán)境工程系主任馬庫斯.比勒解釋說:“石墨烯這種二維材料僅一個原子厚,擁有獨特的堅固程度和電學屬性,但由于太纖薄,很難制成三維材料。不過,我們的最新研究做到了這一點!
9 r+ e% e- V1 A6 t; {: ?7 m+ }比勒指出:“石墨烯在熱和壓力作用下自然形成的這一幾何形狀非常復雜,用傳統(tǒng)方法不可能制造出來。”在實驗中,研究人員用3D打印機制造出擴大數(shù)千倍的結構,并對其進行測試,得到了上述結果。
2 n L: p' o$ x0 k- G( [ i這項近日發(fā)表在《科學進步》雜志上的新研究表明,新結構的優(yōu)異性能更大程度源于這一獨特的構造而非材料本身。這意味著,科學家可以將其他材料制成同樣的幾何形狀,來獲得同樣強度的輕質材料。
7 r" |2 q' F! `" {7 i; m7 L研究人員認為,同樣的幾何形狀甚至能應用于更大塊頭的結構材料。比如,制造橋梁的水泥可制成同樣的多孔幾何形狀,在降低重量的同時獲得同樣的堅固程度。此外,由于這一形狀內充滿了細小的孔隙,因此,有望用于過濾水或化學物質。3 T5 }9 H* ?% Z
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