MIT發明3D石墨烯：世界上強度最高最輕巧的材料

　　長久以來，材料學家就知道，可以通過精心排布碳原子的方式獲得強度超高的物質。

　　例如：石墨烯。迄今為止，石墨烯是人類已知的強度最大的材料，其由在非常薄的二維平面上排列的碳原子所成。

　　但是它有一個缺點：雖然它的薄度和獨特的導電性能值得關注，可是要用石墨烯來制造出有用的三維形態的材料是非常困難的。

　　去年1月，麻省理工學院的一支研究團隊發現，利用小片的石墨烯，將它們融合成網狀結構不僅可以保留材料的強度，而且保持了材料的多孔性態。

　　根據在3D打印模型上進行的實驗，研究人員已經確定，這種材料具有獨特的幾何結構，實際上比石墨烯更強——強度比低碳鋼強10倍，但密度只有后者5％。

　　新發現的超高強度但特別輕巧的材料將會有極其廣闊的應用。

　　如《MIT校報》中所指出

　　“新的研究結果表明，制造新型3D形式的碳原子材料的關鍵方面與其非同尋常的幾何結構有關，而不是材料本身，這表明類似的堅固輕質材料可以通過為類似材料構造相應的幾何特征來得到。”

　　您可以在下面看到三維石墨烯上的壓縮和拉伸測試的模擬結果：

該項研究成果由Markus J． Buehler、Zhao Qin、Gang Seob Jung、Min Jeong Kang等發表在2017年1月6日的Science Advances上。

　　上圖為摘錄文章中的數據圖：不同原子級、3D打印的螺旋形的機械性能測試

　　“你可以使用真正的石墨烯材料，也可以使用我們在其他材料（如聚合物或金屬）中發現的幾何結構。”麻省理工學院土木與環境工程系（CEE）主管兼McAfee工程教授Markus Buehler說，“你可以用任何東西來替代原始材料本身，幾何構型才是主要的影響因素，這種認識有可能拓展到很多領域上。”

　　大型結構項目，如橋梁工程，可以遵循相關幾何結構，以確保建筑物堅固耐用。

　　鑒于現在所使用的材料明顯會更加輕便，施工也可能會更加容易。由于其多孔性質，它也可用在過濾系統。

　　并未參與此項工作的布朗大學工程教授Huajian Gao說，這項研究稱“表明將2D材料的優勢與材料空間結構設計的力量結合在一起，指出了一條前景光明的研究方向”。