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再现非凡特性:最薄石墨烯“折纸”

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发表于 2019-1-9 09:59:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
一种古代工艺刚刚获得了极其现代的更新。如今,研究人员能将石墨烯叠成折纸的形状。此项技术能被用于建造像纳米机器人、柔性电路一样的三维微小结构。
石墨烯以其多样的“非凡特性”受到青睐——它是迄今研究过的最坚硬的材料,也是强大的导电体。研究人员正利用折纸技术,将石墨烯弯曲成不同形状。不过,来自美国纽约康奈尔大学的ItaiCohen表示,时至今日还没有人在单个石墨烯薄片上做出折纸的折痕。“折叠规则在宏观尺度或微观尺度上都是相同的,”Cohen介绍说,“只是因为原子太小且过于脆弱,一次折叠多个原子会更加困难。”
Cohen带领团队在单层石墨烯的外面覆盖上仅有半纳米厚的单层氧化硅玻璃。他们发现,当被加热、接触电荷或浸在拥有不同pH值的液体中时,玻璃分子对与其相连的碳原子作出了不同反应。这3种反应让该团队预测出石墨烯薄片将如何扩张或收缩,以产生即时的折叠。
未来,该团队希望,添加诸如金、半导体和绝缘体等其他化合物将可通过折纸技术,创建可被折叠成任何理想形状的二维电路。
“你可以想象在一个这样的薄片上打印出整个电路,然后将其折叠成能吸收光线或者做一些计算工作的三维结构。”Cohen表示。
该团队在日前于马里兰州巴尔的摩举行的美国物理学会年会上展示了这一成果。
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