美國哥倫比(bǐ)亞大學工程與應用科學學院的專(zhuān)家(jiā)近日取(qǔ)得突破性的研究進展,證明碳材料石(shí)墨烯是(shì)至今所測(cè)量過(guò)的強度最高的材料。這(zhè)一研究成果發表在最新(xīn)一期《科學》雜誌上。
石(shí)墨(mò)烯在開發納(nà)米量級的裝置(zhì)與設(shè)備方麵具有光明前景。石墨烯由六角形晶格排(pái)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(liào),每個原子都暴露於表麵,卷曲後,可製造出非常(cháng)有用的微小管狀物???碳納米(mǐ)管。
迄(qì)今為止,石墨烯的估計強度、彈性與斷裂點測(cè)量都要基於複雜(zá)的電腦模擬理論。實驗室測(cè)試因為兩個主要的挑戰而陷入困(kùn)境:其一,想要在機械(xiè)上要抓住石墨烯樣(yàng)本以測量其受力延長非常(cháng)複雜;其二,難以製作出足夠小的不具瑕疵的樣本。
而(ér)今哥(gē)倫比亞大學研究團隊製作出了(le)小到不(bú)足以產生瑕疵的(de)樣本,從而回(huí)避了測量(liàng)麵(miàn)臨(lín)的問題。
研究人員表示,該研(yán)究確定出石墨烯是至今測量過的(de)強度最大的材料,比結構鋼的(de)強度要高(gāo)200倍。這就好(hǎo)比(bǐ),需要讓一頭大象(xiàng)站在一支鉛筆(bǐ)上,才能穿破一張保鮮膜厚度的石墨烯(xī)薄層(céng)。
研究團隊從一塊(kuài)大石墨晶體上挑揀出微小的石墨烯樣本,使(shǐ)這(zhè)些樣本的每一單個原子都處於表(biǎo)麵(miàn),接著將這些新建的二維樣本置於蝕刻在矽上的小孔(kǒng)上,從而製作出隻有一個(gè)原子厚的微型圓形薄膜,石(shí)墨烯則因原子間的引力而黏附在(zài)矽上。
為(wéi)了測試薄膜的強(qiáng)度,科學家用一個半徑為200億分之一米、帶有鑽石尖端的原子力顯微鏡來推(tuī)動薄膜中心。這些每個直徑約1微米的樣本,因為沒(méi)有瑕疵(cī),使得科學家(jiā)能測試其(qí)彈性與斷裂點的特性。科學家現已在23種不同的薄膜(mó)上收集到超過67個測(cè)試值。
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更多>2018-10-12