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中科大研發(fā)新型超彈性耐疲勞仿生材料

作者： 2016年10月31日 來(lái)源： 瀏覽量：
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日前從中科大獲悉，該校俞書(shū)宏教授課題組與吳恒安教授課題組合作，成功設(shè)計(jì)制備出超彈性、耐疲勞宏觀尺度的碳納米組裝體仿生材料。研究成果在線發(fā)表在《自然·通訊》上。這種新材料有望用于某些特種條件下力學(xué)
　　日前從中科大獲悉，該校俞書(shū)宏教授課題組與吳恒安教授課題組合作，成功設(shè)計(jì)制備出超彈性、耐疲勞宏觀尺度的碳納米組裝體仿生材料。研究成果在線發(fā)表在《自然·通訊》上。這種新材料有望用于某些特種條件下力學(xué)傳感和探測(cè)等領(lǐng)域，例如地震波檢測(cè)、外星球探測(cè)車(chē)傳感部件等。
 
　　輕質(zhì)低密度和可壓縮型耐疲勞結(jié)構(gòu)材料具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值，可壓縮性、回彈性和抗疲勞性是決定這類(lèi)材料性能和應(yīng)用的主要因素。為提高這些性能指標(biāo)，研究人員采取的主要策略包括設(shè)計(jì)特殊的多孔結(jié)構(gòu)，或采用柔性而強(qiáng)健的結(jié)構(gòu)成分。目前，盡管此類(lèi)材料可以實(shí)現(xiàn)較大程度的可壓縮性，但在反復(fù)的大形變壓縮過(guò)程中，材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生永久性受損或斷裂。
 
　　受人類(lèi)足弓等常見(jiàn)彈性拱結(jié)構(gòu)啟發(fā)，俞書(shū)宏課題組通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，成功制備出一種連拱結(jié)構(gòu)的碳納米組裝體材料。該材料雖然由脆性易碎的無(wú)定型碳-石墨烯復(fù)合物構(gòu)筑而成，卻同時(shí)實(shí)現(xiàn)高水平的可壓縮性、超彈性及抗疲勞性：壓縮90%形變后可完全恢復(fù)原狀;具有如彈簧一樣的極快回彈速度(580毫米/秒)，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際已報(bào)道170毫米/秒的最高水平;每次壓縮循環(huán)中的能量損耗僅為其受壓過(guò)程總存儲(chǔ)能量的20%，明顯低于國(guó)際已報(bào)道30%至80%的常規(guī)水平;20%形變壓縮100萬(wàn)次仍能維持結(jié)構(gòu)與性能穩(wěn)定，優(yōu)于國(guó)際已報(bào)道15%形變壓縮50萬(wàn)次和6%形變壓縮100萬(wàn)次的水平。
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