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仿生超弹性碳资料“碳弹簧”问世

发表时间:2021-08-23

  科技日报合肥8月22日电 (记者吴长锋)记者从中国迷信技术大学获悉,该校俞书宏院士团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料,研究人员称其为“碳弹簧”。其独特的微观结构和机能使其成为制作智能振动和磁性传感器件的幻想材料,所取得的传感器件甚至可能在极其温度环境下有效地施展作用。该研究结果日前发表在《进步材料》上。

  多孔碳材料因其普遍的应用,始终是材料科学范畴的研究热门。机械柔韧性是决议实在际运用进程中结构稳定性和持久性的症结因素。然而,因为三维多孔的碳网络之间衔接十分懦弱,如何研制出存在可逆拉伸性能的多孔碳材料依然是一个大的挑衅。

  此前,研讨职员受人类“足弓”的宏观弹性拱形结构启示,借助发展的双向冰模板技巧,成功构筑了由微拱结构单元有序重叠形成的全碳多孔资料,实现了高度可紧缩性和超弹性。 通过深刻研究表明,引入的这种奇特的长程有序层状微拱构造,不仅能够解决多孔碳材料的压缩脆性问题,同时还可以有效解决其拉伸脆性问题。基于此,研究人员胜利研制出这种“碳弹簧”,该“碳弹簧”可以在-60%至80%的大应变范畴内实现可逆的拉伸和压缩形变,并能完整回弹,相似于真正的金属弹簧,这种弹性特征使其与简直所有先前报道的多孔碳材料区离开来。此外,研究人员通过联合原位扫描电镜察看跟有限元模仿,证明了其弹性变形机制。

  该磁性“碳弹簧”也可被用作要害部件,进而制造成了一种新型的磁性传感器件。研究成果表明,该磁性传感器可敏锐地探测到小至0.4mT的渺小磁场。令人印象深入的是,这两种传感器件均可以在-100℃到350℃的极端温度环境中稳固地发挥作用,这种独特上风使其利用到外太空探测义务中成为可能。 【编纂:田博群】