由于石墨烯優(yōu)良的堅硬性、導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性,在電池,涂料等方面都有許多應(yīng)用,如今石墨烯的應(yīng)用又多了一種:用來做機(jī)器人的人造皮膚,甚至還有自愈功能。
印度理工學(xué)院的研究人員認(rèn)為,納米材料可應(yīng)用于制造機(jī)器人皮膚上的靈活傳感器,這種傳感器能模仿人體皮膚的自愈功能。只有紙張百萬分之一厚度的石墨烯是由純碳原子構(gòu)成的薄片,它是目前世界上最硬的材料。
皮膚是人體最大的器官,皮膚有自愈功能也是眾所周知的。由于機(jī)器人要承受前所未有的拉伸和彎曲強(qiáng)度,以及偶然的劃傷,所以破裂及裂縫對機(jī)器人的人造皮膚影響很顯著。
研究人員使用石墨烯制造出的一種亞納米級的傳感器,無論是在裂縫剛開始形核時,還是在其已經(jīng)擴(kuò)展到一定長度時,這種傳感器都能感知到。
“通過使用分子動力學(xué)模擬,我們希望觀測出單層石墨烯在原始狀態(tài)和缺陷狀態(tài)下的自愈行為,以及它應(yīng)用在亞納米級傳感器上時的破裂點(diǎn)”。文章的主要作者Swati Ghosh Acharyya博士還說道:“不需要任何外部刺激物以及室溫條件,我們也能夠記錄石墨烯中裂縫的自愈行為”。
研究人員表明,只要處于臨界裂縫張開位移極限內(nèi),自愈行為就能通過懸空鍵的自發(fā)重組發(fā)生。
在實驗過程中,研究人員將單層石墨烯單軸拉伸直至破裂,這些單層石墨烯含有各種缺陷,包括先前存在的空穴和不同位相的裂縫。
而不管石墨烯片中預(yù)先存在的缺陷的性質(zhì)如何,一旦停止負(fù)荷實驗,石墨烯便開始愈合,并且自我愈合持續(xù)進(jìn)行。而且,無論裂紋多長,只要原始薄片材料或預(yù)先存在缺陷的薄片材料的臨界裂縫開口距離在0.3-0.5nm,石墨烯就能自愈。模擬自愈功能具有廣泛的日常應(yīng)用,包括傳感器、移動設(shè)備以及超級電容器。
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