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        美證明石墨烯是強度最高材料 強度比結(jié)構(gòu)鋼高200倍


        來源:《科技日報》

        美國哥倫比亞大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的專家近日取得突破性的研究進展,證明碳材料石墨烯是至今所測量過的強度最高的材料。這一研究成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。

          石墨烯在開發(fā)納米量級的裝置與設(shè)備方面具有光明前景。石墨烯由六角形晶格排列的單層石墨原子組成,類似一個蜂巢。其作為一種二維材料,每個原子都暴露于表面,卷曲后,可制造出非常有用的微小管狀物———碳納米管

          迄今為止,石墨烯的估計強度、彈性與斷裂點測量都要基于復(fù)雜的電腦模擬理論。實驗室測試因為兩個主要的挑戰(zhàn)而陷入困境:其一,想要在機械上要抓住石墨烯樣本以測量其受力延長非常復(fù)雜;其二,難以制作出足夠小的不具瑕疵的樣本。

          而今哥倫比亞大學(xué)研究團隊制作出了小到不足以產(chǎn)生瑕疵的樣本,從而回避了測量面臨的問題。

          研究人員表示,該研究確定出石墨烯是至今測量過的強度最大的材料,比結(jié)構(gòu)鋼的強度要高200倍。這就好比,需要讓一頭大象站在一支鉛筆上,才能穿破一張保鮮膜厚度的石墨烯薄層。

          研究團隊從一塊大石墨晶體上挑揀出微小的石墨烯樣本,使這些樣本的每一單個原子都處于表面,接著將這些新建的二維樣本置于蝕刻在硅上的小孔上,從而制作出只有一個原子厚的微型圓形薄膜,石墨烯則因原子間的引力而黏附在硅上。

          為了測試薄膜的強度,科學(xué)家用一個半徑為200億分之一米、帶有鉆石尖端的原子力顯微鏡來推動薄膜中心。這些每個直徑約1微米的樣本,因為沒有瑕疵,使得科學(xué)家能測試其彈性與斷裂點的特性?茖W(xué)家現(xiàn)已在23種不同的薄膜上收集到超過67個測試值。
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