防弹材质有望进化,美科学家发现双层石墨烯遇冲击时比钻石坚硬
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为了达到确实的保护效果,过去防弹衣经常是非常厚重的,但只要纽约市立大学高级科研中心(ASRC)正在进行的研究取得成果,未来情况可能将不再相同。
NewAtlas 报导指出,在物理学教授 Elisa Riedo 的领导下,研究团队已经确定,在遭遇冲击时,基于双层石墨烯(graphene)的防弹材质将可以在必要时比钻石更加坚硬,也不会因撞击导致穿透。
或许有些人会觉得石墨烯听起来有点陌生,但它其实是近年来颇受到关注的材质,石墨烯是一种由碳原子以类似蜂巢形式连接在一起、只有一个碳原子厚度的薄膜。
过去石墨烯一直被认为是假设性的结构,直到 2004 年英国物理学家在实验中实际分离出,由于只有一个碳原子厚度,石墨烯被认为是现今世界上最强的纳米材料,近年间也引起了许多研究热潮。
(Source:By AlexanderAlUS (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons)
研究团队将正在研究的新材料称为 diamene,是由放在碳化矽(Silicon Carbide)基板上的双层石墨烯组成,在一般情况下,它就像是铝箔一样轻盈灵活,但当在室温下施加突然的机械压力时,diamene 将会变得比钻石还要坚硬。
这种材料是副教授 Angelo Bongiorno 所构想出来的,在透过电脑模型计算后,他相信只要双层石墨烯正确对齐,坚硬的效果就会出现。而 Riedo 及其同事在实际对 diamene 样本进行测试后,证实了 Bongiorno 的猜想。
在测试这项新材料时,研究团队还发现,当石墨烯在冲击作用下转化为类钻石材料的那个时刻,会导致当前的电流突然降低,这暗示着 diamene 或许具有有趣的电子和自旋电子(spintronic)性质。
更有趣的是,不论是实验或理论都显示,这样的硬化效果只会发生在使用双层石墨烯时,不能多也不能少。
Riedo 表示,过去在测试石墨或单层石墨烯时,施加压力所感受到的会是非常软的薄膜,但当石墨烯片正好是 2 层厚时,团队突然发现受压的材料变得非常坚硬,甚至比钻石更加坚硬。
研究团队未来将会持续探索稳定转换的方法,目标是让这项新材料实际进行应用,团队相信这项新材料的发现,或许将能帮助耐磨保护涂层和超轻防弹薄膜的开发。
这项研究的论文已经公布在《自然-纳米技术期刊》(Nature Nanotechnology)中。
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