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石墨烯泡沫——比超人強200倍

神奇材料勝過鋼鐵人,可以承受難以置信的壓力。英國曼徹斯特大學的科學家聲稱由單原子厚度的石墨烯材料制成的石墨烯泡沫可以承受巨大的壓力,遠高于世界海洋最深處的壓力。這一結果于近日刊登在《自然通訊》雜志上,揭示了石墨烯的另一大财富,也就是“神奇材料”。将石墨烯疊加在二維基質氮化硼上可以提高石墨烯的電學性質。兩種材料之間強大的凝聚力會自動形成一個幾乎沒有雜質的幹淨界面。兩層中間的任何污染物會被石墨烯和基底之間的範德華力擠壓出去,并形成亞微米級的“泡沫”。 這一過程類似于在給手機屏幕貼膜時,塵埃粒子會在屏幕和貼膜之間産生氣泡,這些氣泡常被人們忽略,但它卻非常令人讨厭。

然而,曼徹斯特大學的研究團隊決定仔細觀察這些泡沫,他們發現這些泡沫在高壓力的情況下可能會是有用的。研究人員發現納米氣泡的形狀和尺寸提供了關于石墨烯的彈性強度及其與底層的基質相互作用的直觀信息。并且這樣的氣泡也可以通過其他二維晶體(如:一層二硫化钼或氮化硼)創建出來。通過原子力顯微鏡,研究人員可以直接測量石墨烯施加在泡沫上的壓力,反之亦然。這個力可以衡量閉合石墨烯泡沫。研究人員發現,泡沫越小,它可以承受更高的壓力。微米大小的泡沫可以承受約200帕斯卡,而泡沫小于10納米可以承受1吉帕斯卡的壓力。較小的泡沫更有可能是圓的,較大的泡沫是金字塔形或三角形。

因石墨烯研究而獲得諾貝爾獎的安德烈·海姆先生表示:這些氣泡是無處不在。科學家們現在可以開始思考通過人為産生泡沫來改變封閉材料或研究自動薄膜在高應變和壓力下的性能。石墨烯泡沫是一個仍在探索中新的研究和應用領域。曼徹斯特大學的另一個團隊正在進行實驗,觀察怎樣的氣泡曲率才能用在眼鏡制造上。一名博士生Ekaterina Khestanova通過實驗認為高壓泡沫可以用來防止液體凍結。她表示這種壓力足以修改泡沫中材料的性質,例如,可以使液體的結晶遠高于正常的凝固溫度。來源:江南石墨烯研究院

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