美国和巴西科学家发现碳纳米管薄层新特性


来源:科学时报

美国和巴西科学家的一项最新研究,发现了 碳纳米管薄层在受到拉伸或压缩时,可以表现出一种超乎想象的力学性质。这一成果有望为碳纳米管带来巨大的应用前景,比如制造人工肌肉、传感器等。相关论文发表在4月25日的《科学》杂志上。

大多数材料在朝一个方向拉伸时,另一个方向就会变细变窄,比如橡皮筋。这种现象可以用泊松比(Poisson’s ratio,侧向收缩比例与实际伸长比例的比值)来定量描述。然而,最新研究发现,一种特殊的碳纳米管薄层(也称巴克纸)却能够在拉伸和均匀压缩时,长度和宽度同时增加。也就是说这种材料具有负的泊松比。

领导该项研究的是美国得克萨斯大学达拉斯分校纳米技术研究所主任Ray H. Baughman。他和同事利用古老的造纸方法——烘干纤维浆来制造上述的碳纳米管薄层。实验用的“浆”是单壁碳管和多壁碳管的混合物。研究人员发现,随着多壁碳管在薄层中的增加,薄层的泊松比会从0.06突然跃变为-0.20。

研究人员认为,这种“突变”可能与相邻碳纳米管间的不同联系模式相关。在一种情况下,这种关联结构是可压缩、可形变、可坍塌的,而在另一种情况下,这种结构是锁死的,它由于自身的可延伸性而出现了负泊松比。Baughman表示,“这种泊松比正负的突然转变太令人惊讶了,加上碳纳米管薄层的复杂性,这些都让我们在最初时认为,无论应用多么高超的理论都无法定量解释该现象。与巴西同事每日在互联网上的交流,让我们从那些若完全分析则太过复杂的结构中提取出一些本质特性,并最终导致成功的解释模型出现。”

Baughman小组随后还发现,同时包含有单壁碳管和多壁碳管的薄层与由二者单独构成的结构相比,其强度—重量比、模—重比以及韧性都更高,分别为后者的1.6、1.4和2.4倍。

新的研究成果具有重要的应用价值,比如设计源自碳纳米薄层的复合物,制造人工肌肉、垫圈、压力传感器和化学传感器等。尤其是当调整单壁和多壁碳管比例,令泊松比恰好为0时,这种材料对于设计弯曲时宽度依然不变的感应悬臂十分有效。
推荐 3
相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:www.188betkr.com "的所有作品,版权均属于www.188betkr.com ,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:www.188betkr.com "。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

粉体大数据研究
  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻