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好消息，超性能復合材料誕生！！！

2017-08-16 09:52:42 作者：本網整理來源：材料科技在線分享至：

近期，一種新的復合材料誕生，其具有超輕量、超彈性、阻燃性好以及可成為各種應用理想選擇的其他屬性等優點。上圖左側為掃描電子顯微鏡下觀察到的材料微觀形態，同時右側表示對其阻燃性的測試。圖片來源：普渡大學“超性能材料”展現出了新的輕量級，阻燃性能以及超彈性等特性，而這些特性可表示為高強度與導電性及絕熱性的相互結合，這就表明了，這種復合材料在未來從建筑行業到航空航天的都有著潛在應用。

該復合材料是由氧化鋁陶瓷納米層與石墨烯組合，其中，石墨烯是一種極薄的碳片。盡管陶瓷和石墨烯都是脆性的，但是新的超性能材料具有蜂窩微結構，該結構可使新復合材料具有超彈性和保證結構的堅固性。超材料設計特征鮮明，其具有的圖案或元素都是以納米級或十億分之一米的尺度設計的，而且意旨于為各種潛在應用提供新的特性。

石墨烯在暴露于高溫下時，通常情況下都會發生降解的現象，但陶瓷具有高耐熱性和阻燃性，所以制作飛機的防熱罩時，這些性能很可能是有用的。而這種新的復合材料因其具有輕質，高強度和減震性能，所以可以使用其作為柔性電子設備和“大應變傳感器”良好的基礎材料。普渡大學工業工程學院副教授程嘉誠說：因為這種新的復合材料具有高導電性，而且是絕佳的絕熱材料，所以它可以用作阻燃，隔熱涂層，以及將熱量轉換成電的傳感器裝置。他又表示“這種材料比羽毛輕，密度也是非常低，而且它具有非常高的強度重量比。”

其關于新復合材料性能的更詳細介紹可以參考于5月29日發表在“Advanced Materials”雜志的研究論文。而本文則是由普渡大學，蘭州大學，哈爾濱工業大學和中國空軍研究實驗室合作完成的。而且自然研究資料雜志發表了關于這項工作的研究熱點。

程教授表示：“目前陶瓷元件的高耐熱性和阻燃性等突出特點已在熱保護皮、智能傳感器、電磁波吸收和防腐蝕涂層等領域中廣泛應用。

然而，陶瓷基材料存在著一些根本的研究瓶頸，這些瓶頸阻止它們用作功能或結構元件的普遍應用。

程教授說：”在本文，我們講述了一種多功能陶瓷 - 石墨烯超材料，其具有顯微結構的超彈性和結構堅固性。為實現這特性，我們設計了一個層疊的蜂窩結構，且這種分級蜂窩結構是由基本彈性單元的多層細胞壁組裝的。這種超性能材料同時表現出一系列多功能性能，但是這多功能性能來源并沒有關于陶瓷和陶瓷 - 基體復合結構的報道。“復合材料是由夾在陶瓷層之間的石墨烯互連電池制成的。稱為氣凝膠的石墨烯支架則是利用稱為原子層沉積的工藝與陶瓷層之間進行的化學鍵合。

程教授說：”我們很謹慎的控制石墨烯氣凝膠的幾何形狀，并且然后我們會沉積非常薄的陶瓷層。其中，這種氣凝膠的機械性能是多功能的，而且其非常重要的。也正是我們的這項工作，有可能使石墨烯成為功能性更強的材料。“他還表示，這個過程很可能會擴展到大規模的生產制造業。

就目前來看，未來的工作將包括提高材料性能的研究，而這我們或許可以通過改變其晶體結構來完成，其中，為了調節材料性能，我們可以擴大制造和對其微結構進行控制。

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責任編輯：殷鵬飛

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