我國學(xué)者模仿蜘蛛網(wǎng)研制出“超彈性”硬碳材料

碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)，研制出一種每秒彈速達(dá)0.86米、“壓扁”10萬次不變形的“超彈性”硬碳材料，且制作方法簡單高效。國際材料學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《先進(jìn)材料》日前發(fā)表了該研究成果。

據(jù)介紹，根據(jù)碳原子排列方式的不同，碳材料可分為石墨碳、軟碳和硬碳3種。比如鉛筆芯的主要成分就是石墨碳，常見的煤炭則是軟碳和硬碳的復(fù)合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易變形，但強(qiáng)度低；硬碳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但性脆易碎。如何使硬碳既能保持“硬度”，又能變得更有彈性，是材料學(xué)界的一大挑戰(zhàn)。

近期，俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)，通過模板法構(gòu)筑納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制備了一種具有納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型硬碳材料，具有超彈性、抗疲勞以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

“如同蜘蛛網(wǎng)，這種材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是線與線之間交叉焊接，整體類似于一個(gè)‘毛線團(tuán)’。”中科大博士生秦冰介紹，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)賦予了材料新的性能。實(shí)驗(yàn)顯示：其回彈速度每秒鐘達(dá)0.86米；“壓扁”10萬次，外形、性能幾乎復(fù)原如初；在零下196攝氏度的低溫環(huán)境中，還能保持超彈性及電阻穩(wěn)定性。

（新華社 記者 徐海濤）

封面圖片來自攝圖網(wǎng)。