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石墨烯新结构 形似海绵比铁硬

据英国《独立报》报道,美国麻省理工学院的科学家通过按压并融化石墨烯薄片,制造出迄今最轻质坚固的材料之一,一种多孔的三维石墨烯结构,其形状类似海绵,密度仅为铁的5%,但坚固程度为铁的10倍多。

石墨烯在二维形式时被认为是最坚固的材料,但研究人员一直很难将其二维形式下的坚固强度,转化到有用的三维材料内。在最新研究中,研究团队通过施加热和压力,将石墨烯小薄片按压在一起,制造出一种复杂稳定类似珊瑚和硅藻类生物的结构。新结构名为“螺旋二十四面体”。其表面积相对体积来说很大,但非常坚固。石墨烯在热和压力作用下自然形成的这一几何形状非常复杂,用传统方法不可能制造出来。在试验中,研究人员用3D打印机制造出扩大数千倍的结构,并对其进行测试,得到了上述结果。

研究表明,新结构的优异性能更大程度源于这一独特的构造而非材料本身。这意味着,科学家可以将其他材料制成同样的几何形状,来获得同样强度的轻质材料。研究人员认为,同样的几何形状甚至能应用于更大块头的结构材料。比如,制造桥梁的水泥可制成同样的多孔几何形状,在降低重量的同时获得同样的坚固程度。此外,由于这一形状内充满了细小的孔隙,因此,有望用于过滤水或化学物质。