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石墨烯新結構 形似海綿比鐵硬

據英國《獨立報》報道,美國麻省理工學院的科學家通過按壓并融化石墨烯薄片,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。

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。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,用傳統方法不可能制造出來。在試驗中,研究人員用3D打印機制造出擴大數千倍的結構,并對其進行測試,得到了上述結果。

研究表明,新結構的優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。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。

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