新型碳材料硬度超寶石、彈性超橡膠
發(fā)布時(shí)間：2017-06-15 14:36:29 人瀏覽
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新華社華盛頓６月９日電（記者林小春）中美研究人員９日在美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們研制出一種輕質(zhì)的超強(qiáng)新型碳材料，其硬度超寶石，彈性超過(guò)了橡膠，同時(shí)還具有導(dǎo)電性。
“這種碳材料兼?zhèn)淞耸徒饎偸淖罴烟匦裕哂袃?yōu)異的綜合性能，”研究負(fù)責(zé)人之一、燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙智勝教授說(shuō)，“它具有許多潛在應(yīng)用，如軍用裝甲和航空航天等領(lǐng)域。”
碳具有多種同素異形體，如石墨、金剛石（鉆石）、富勒烯、碳納米管、石墨烯、玻璃碳等，其中石墨在壓力下可以轉(zhuǎn)變成超硬的金剛石。
在新研究中，趙智勝和另一位通訊作者、燕山大學(xué)田永君教授等人以玻璃碳為原料，利用高壓但比較溫和的溫度條件合成了新型碳同素異形體。它由玻璃碳?jí)嚎s獲得并保留了玻璃碳的一些特征，研究人員將其命名為“壓縮玻璃碳”。
趙智勝說(shuō)，以前曾有人研究玻璃碳在室溫或高溫下的高壓轉(zhuǎn)變，但制成的碳材料在卸壓后又變回了玻璃碳；而在高壓高溫條件下，玻璃碳就直接轉(zhuǎn)變成了金剛石。最新研究則在中等溫度下對(duì)玻璃碳加高壓，這樣既能使玻璃碳發(fā)生相變形成新型碳材料，溫度又不足以使它變成金剛石。
據(jù)介紹，壓縮玻璃碳有以下特性：它是與石墨類(lèi)似的輕質(zhì)材料，單軸壓縮強(qiáng)度是通常金屬及合金材料的５倍以上，也遠(yuǎn)大于一般陶瓷材料；比強(qiáng)度（即強(qiáng)度－重量比）極高，是碳纖維、聚晶金剛石、碳化硅和碳化硼陶瓷的２倍以上；硬度極高，可輕松刻劃高硬度的碳化硅單晶片；具有很高的彈性恢復(fù)性，明顯高于普通金屬和陶瓷，甚至高于高彈性的形狀記憶合金及有機(jī)橡膠等；此外還具有導(dǎo)電性。
趙智勝說(shuō)，他們接下來(lái)將進(jìn)一步研發(fā)合成方法，最終目標(biāo)是研制出超高強(qiáng)度、超高硬度兼具超高彈性的材料。
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