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新型二維碳材料韌度達(dá)石墨烯的八倍

2025-03-03 02:02:00 來源: 點(diǎn)擊數(shù):

科技日報記者 劉霞

一個國際科研團(tuán)隊(duì)最近合成了一種名為單層無定形碳(MAC)的新型二維材料,并從原子結(jié)構(gòu)上對其性質(zhì)進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn),這種材料韌度達(dá)到石墨烯的8倍,不易斷裂,為二維材料研究及新型材料設(shè)計(jì)開辟了新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《物質(zhì)》雜志。

MAC由新加坡國立大學(xué)科學(xué)家合成。為了深入研究MAC這種納米復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)上是如何應(yīng)對裂紋擴(kuò)展的,美國萊斯大學(xué)科學(xué)家使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行了觀察。他們發(fā)現(xiàn),與石墨烯一樣,MAC也是一種單原子厚的二維材料。但不同之處在于,石墨烯內(nèi)部的原子排列成有序(結(jié)晶態(tài))的六方晶格;而MAC內(nèi)部則兼具結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。正是這種復(fù)合結(jié)構(gòu)賦予了MAC超凡的韌性,可以防止裂紋傳播,使材料不易碎裂。

美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家則進(jìn)行了分子動力學(xué)模擬,在原子尺度上對材料進(jìn)行了放大觀察,以了解結(jié)晶和非晶區(qū)域的混合如何影響材料的斷裂。

二維材料在高科技領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景,如更快更高效的電子產(chǎn)品、高容量儲能設(shè)備、先進(jìn)傳感器、可穿戴設(shè)備等。然而,這些材料極易破碎,限制了其在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用潛能。MAC基于結(jié)構(gòu)的增韌策略或許也適用于其他二維材料,有助科學(xué)家設(shè)計(jì)出更多性能優(yōu)異的先進(jìn)材料。

責(zé)任編輯:左常睿

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