石墨烯新结构形似海绵比铁硬

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据英国《独立报》8日报道，美国麻省理工学院(MIT)的科学家通过按压并熔化石墨烯薄片，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。
 
研究团队负责人、MIT土木和环境工程系主任马库斯·比勒解释说：“石墨烯这种二维材料仅一个原子厚，拥有独特的坚固程度和电学属性，但由于太纤薄，很难制成三维材料。不过，我们的最新研究做到了这一点。”
 
比勒指出：“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。”在实验中，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。
 
这项近日发表在《科学进步》杂志上的新研究表明，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。