有些奇妙的材料你曾经听过,仅此而已。 但不是。一个月仅仅经过这些日子没有我们听力关于新用途为了这惊人的碳同素异形体。
这是这个分子世界的超级成就者的另一个潜在用途——子弹捕手。 有一天,武装部队可能会用一层叫做二甲烯的材料来保护自己; 双层石墨烯通过变形成不可穿透的金刚石板来响应力。
如果您不太熟悉这种材料,请想象一下碳原子排列成蜂窝状,形成扁平的鸡丝状薄片。
这种排列赋予了碳一些令人惊奇的特性,因为每个原子都有三个电子牢固地占据在键中,而一个电子则可以自由徘徊。
然而,一旦第四个电子连接起来并加入队伍,石墨烯就成为碳同素异形体家族的另一个著名成员。 钻石。
许多技术都利用石墨烯的松散电子导电能力。
其他研究人员将其卷成狭窄的纳米管并利用材料的机械性能。
在这两种情况下,重要的是石墨烯作为平面二维结构的表现。
纽约城市大学高级科学研究中心的研究人员将成对的石墨烯片分层,创造出一种材料,当用足够的力粉碎时,该材料会变成三维的类金刚石结构。
当薄片出现凹痕时,其电导率的突然变化可能会带来一些有趣的新电子特性。
但真正有趣的是作为轻量级保护的可能应用。
“这是有史以来最薄的薄膜,具有金刚石的刚度和硬度,”首席研究员、物理学家 Elisa Riedo 说。
“以前,当我们测试石墨或石墨烯的单原子层时,我们会施加压力并感觉到非常柔软的薄膜。但是当石墨薄膜恰好有两层厚时,我们突然意识到压力下的材料是变得极其坚硬,并且与块状钻石一样坚硬,甚至更坚硬。”
目前,基于石墨烯的防弹背心是科幻小说中的东西,而且暂时也将如此。
该研究基于实验和模拟,这些实验和模拟表明理论上可以制造二烯,并且挤压使其两片中的碳键排列成潜在有用的构型。
研究人员使用原子力显微镜使碳化硅板上生长的石墨烯片变形,测试其机械和电性能的变化。
该团队还证明,添加更多层并不会将其变成更坚硬的板材。 恰恰相反,这种非凡的特性只有在石墨烯仅排列成两层时才起作用。
“石墨和钻石都完全由碳制成,但每种材料中的原子排列不同,赋予它们独特的特性,如硬度、柔韧性和导电性,”化学家 Angelo Bongiorno 说,他也参与了这项研究。
“我们的新技术使我们能够操纵石墨,使其在特定条件下具有钻石的有益特性。”
考虑到其用途的多样化,我们可以想象石墨烯将在未来几代技术中发挥越来越重要的作用,无论是结构上还是电子上。
即使它不能保护宇航员免受微型小行星的变焦或防止机械战警的控制论大脑被射击,但尽可能多地了解这种材料的惊人特性也很重要。
不过,我们仍然想要石墨烯装甲。
这项研究发表于自然纳米技术。