MIT發(fā)現(xiàn)針狀納米鉆石可像橡膠般拉伸彎曲
文章來源:未知 更新時間:2018-04-27 09:43:04
鉆石向來以地球上最堅硬的天然材料而聞名,而這種強(qiáng)度也為鉆石帶來了難以變形的脆性特質(zhì),但最近麻省理工和香港、新加坡和韓國的研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)鉆石以非常細(xì)小的針體形狀存在時,便可以被拉伸、彎曲且恢復(fù)到原來的形狀,就像是橡膠一樣。
雖然談到鉆石,人們第一時間聯(lián)想到的會是珠寶首飾,但鉆石的應(yīng)用可遠(yuǎn)不僅于此。研究人員指出,納米鉆石可以在許多設(shè)備中用來感測或儲存數(shù)據(jù),在具有生物相同性(biocompatible)的情況下,也可以用來體內(nèi)成像或進(jìn)行藥物輸送。
試驗過程
在這項研究中,團(tuán)隊先是使用化學(xué)氣相沉積(CVD)來成長鉆石,然后再將其蝕刻成針狀,外觀看來就像是牙刷的刷毛尖端,只是更為密集且更為細(xì)小,尺寸約只有幾百納米。
接著團(tuán)隊再使用了標(biāo)準(zhǔn)措施測量了針狀納米鉆石的彈性限度,并自后續(xù)計算中確定了可承受的精確應(yīng)力與應(yīng)變,一般鉆石雖然堅固,但只能承受低于 1% 的應(yīng)變而不會斷裂,但團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)針狀的納米鉆石可以承受的拉伸應(yīng)變達(dá)到了 9%。
當(dāng)晶體材料彎曲時,它會改變許多機(jī)械性質(zhì),包含熱、光、磁、電、電子及化學(xué)等各方面的特性,而鉆石也是相同的,運(yùn)用這些改變的性質(zhì),科學(xué)家便能透過彈性應(yīng)變工程(elastic strain engineering)為特定應(yīng)用提供適用的材料。
未來值得期待
在西北大學(xué)環(huán)境與機(jī)械工程教授黃永剛看來,這種在過去被歸類為「硬脆材料」的鉆石上超大彈性變形空間的驚人發(fā)現(xiàn),為未來許多領(lǐng)域都開創(chuàng)了前所未有的可能性。
透過量子力學(xué)的計算,我們知道當(dāng)彈性應(yīng)變超過1%時材料便會出現(xiàn)明顯的性能變化,而隨著鉆石的可控應(yīng)變范圍擴(kuò)展為0至9%,我們預(yù)計令人驚訝的性能轉(zhuǎn)變將會出現(xiàn)。 |
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