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美華裔博士參與研究新突破 發(fā)掘比鉆石還硬材料

2008年08月27日 09:47 來源:中國(guó)新聞網(wǎng)



    哥倫比亞大學(xué)的研究生韋小丁(右)和李琩鈷成功測(cè)試石墨烯的強(qiáng)度。(韋小丁提供)

  中新網(wǎng)8月27日電 據(jù)美國(guó)《世界日?qǐng)?bào)》報(bào)道,從鉛筆石墨中提取的石墨烯,竟然比鉆石還堅(jiān)硬,強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上百倍,這項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)刊登于近期的《科學(xué)》雜志,作者是兩位哥倫比亞大學(xué)的研究生,來自中國(guó)安徽省的韋小丁和韓裔李琩鈷。

  關(guān)于石墨的熱傳導(dǎo)和導(dǎo)電性方面的研究存在已久,但是關(guān)于其強(qiáng)度的研究并不多見,自2004年英國(guó)學(xué)者開始測(cè)試石墨烯的力學(xué)性能以來,這是世界上第一次成功測(cè)試,并驗(yàn)證了經(jīng)典力學(xué)中有關(guān)原子與原子間直接強(qiáng)度的理論。

  28歲的韋小丁2003年自中國(guó)科技大學(xué)近代力學(xué)系畢業(yè)后,入讀哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系,現(xiàn)在是該系教授Jeffrey Kysar指導(dǎo)的博士研究生;李琩鈷為博士后,正接受該系James Hone教授指導(dǎo)。兩人于7月18日《科學(xué)》雜志上發(fā)表的這篇《測(cè)試單層石墨烯的力學(xué)性能以及固有強(qiáng)度》文章,就是利用鉆石探頭按壓?jiǎn)螌拥氖,測(cè)試其模量和斷裂強(qiáng)度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上百倍,如果能加以利用,不僅可以造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣,甚至還可以制作23000哩長(zhǎng)伸入太空的電梯,實(shí)現(xiàn)人類坐電梯進(jìn)入太空的夢(mèng)想。而且,他們的實(shí)驗(yàn)為將來類似的測(cè)試提供了標(biāo)準(zhǔn)方法。

  這個(gè)實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)韋小丁和李琩鈷大半年的時(shí)間。當(dāng)時(shí)為了取樣單層的石墨烯,兩人頭疼不已,后來想到了一個(gè)“有趣的辦法”——利用透明膠,把石墨粉粘起來,然后貼到帶有無(wú)數(shù)個(gè)直徑僅有1至1.5微米(一微米是人頭發(fā)絲直徑的大約一百分之一)的圓型小孔的硅板上面,這樣小孔中就有一個(gè)碳原子厚度的、無(wú)缺陷的石墨烯薄膜。在實(shí)驗(yàn)中,一開始是利用硅探頭來按壓石墨烯薄膜,但是,很快發(fā)現(xiàn)硅探頭的強(qiáng)度不夠,往往是石墨烯薄膜未破,硅探頭就斷了,后來就只能改用半徑大概為10至30納米的鉆石探頭來按壓,以得到薄膜被破壞時(shí)的應(yīng)力值。

  Jeffrey Kysar教授對(duì)學(xué)生的研究成果感到非常高興,他打比方說,單層石墨烯的強(qiáng)度,就像把大象的重量加到一支鉛筆上,才能夠用這支鉛筆刺穿僅像保鮮膜一樣厚度的單層石墨烯。(劉爽)

編輯:張旌】
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