中国科大制备出新型超弹性耐疲劳碳基仿生材料

2016-10-19 15:06 来源: 中国科学报
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   本报讯(记者杨保国)中国科学技术大学俞书宏课题组与吴恒安课题组合作,成功设计制备出超弹性耐疲劳宏观尺度碳纳米组装体仿生材料。相关成果日前在线发表于《自然—通讯》杂志。

  俞书宏课题组受人类足弓等常见弹性拱结构的启发,成功制备了一种具有微观层状连拱结构的宏观尺度碳纳米组装体材料。该材料虽然由脆性易碎的无定型碳—石墨烯复合物构筑而成,却同时实现了高水平的可压缩性、超弹性及抗疲劳性。

  与此同时,俞书宏课题组与吴恒安课题组合作,通过构建力学模型对这一材料的超常性能进行了系统分析。结果表明,构成该材料的微拱结构单元和宏观薄壳型拱结构一致,可适应较大程度可逆弹性变形,而其拱面本身可免受局部应力过大所造成的破坏。因此,由取向一致的微拱单元相互堆垛构成的材料整体,显示出如宏观弹性拱结构一样优越的机械性能。力学模型分析还表明,该材料压缩循环过程的超低能量损耗主要来自于微拱单元之间的摩擦耗散,而不是微结构的永久性破坏。