力学所等在超高比强度及高热导三维碳蜂窝结构研究中获进展

摘要: 　　碳结构如富勒烯、纳米碳管、石墨烯等具有许多优异的性能。力学上，科研人员一直希望能充分利用其稳定、低密度、超高强度的特性。然而，当用这类碳结构来构筑宏观三维材料的骨架或增强组分时，维持这类基本单位结 ...

　　碳结构如富勒烯、纳米碳管、石墨烯等具有许多优异的性能。力学上，科研人员一直希望能充分利用其稳定、低密度、超高强度的特性。然而，当用这类碳结构来构筑宏观三维材料的骨架或增强组分时，维持这类基本单位结构高强度的共价键无法得到保留：结构之间，或结构与基体之间的结合通常被较弱的相互作用取代，如范德华尔斯作用，这样一来，实际得到的宏观三维材料的强度比其碳构筑单元的强度低2~3数量级。
　　来自中国科学院力学学习所、美国科罗拉多大学、麻省理工学院的科研人员发现：通过石墨烯构筑的三维蜂窝结构，当蜂窝墙为sp2 键，蜂窝墙交界处形成特种结构的sp3 键时，这类纯共价键组成的三维蜂窝结构在力学上是稳定的，而且具备超高比强度及高热导。

　　下图a显示了这类典型的三维碳蜂窝结构；图b解析了蜂窝交界处的典型稳定原子结构，由两个5环及一个8环沿界面周期排布的阵列组成；图c通过和目前最前沿学习报道的材料比强度的对比，碳蜂窝结构沿其zigzag方向（绿色符号）、扶手椅方向（红色）及蜂窝的轴向都具有极高的比强度，显示这类材料在轻质高强结构应用中的潜力。同时，该结构也有很好的导热性能。学习成果发表在纳米快报上。
　　该学习获得了国家自然科学基金委的支持(魏宇杰，基金号11425211)。
　　论文链接

　　三维稳定碳蜂窝结构及其与最前沿报道结构比强度对比
　　来源:力学学习所　　编辑:叶瑞优力学所等在超高比强度及高热导三维碳蜂窝结构研究中获进展 | 责任编辑：虫子

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晓木虫

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