碳以多種形式存在于地球，天然碳材料“剛而不柔”，優(yōu)點是輕、硬、耐高溫，缺點是脆。人工合成的多孔碳材料是國際研究熱點，其中最出名的是石墨烯，多孔碳能導電，但“脆”仍制約其應用。


為了讓多孔碳“剛?cè)岵保釙陥F隊巧妙借鑒人類“足弓”結(jié)構(gòu)。


“人的腳是骨骼、肌腱、肌肉等組成的拱形結(jié)構(gòu)，堅固、輕巧、彈性好，能承受壓力、緩沖震蕩，給我們啟發(fā)?！庇釙杲榻B，近期他們用雙向冰模板技術(shù)，構(gòu)筑出一種由“微拱結(jié)構(gòu)”堆疊成的多孔碳材料。


經(jīng)檢測，這種新材料柔韌性極佳，被拉長至1.2倍或壓縮至五分之一，仍可回彈復原，還可耐受從-100℃到350℃的溫度，實現(xiàn)遠超天然碳材料的超強性能。


研究人員將其命名為“碳彈簧”，并用它研制出新型磁性和振動傳感器，前者可探測到0.4毫特斯拉的微小磁場，后者可檢測每秒1000次、振幅0.5%的高頻微小振動，包括模擬地震波。


“這兩種傳感器能在極溫下工作，使其應用于外太空探測成為可能?！敝锌拼蟾毖芯繂T高懷嶺展望說，比如探測地外星球的磁場強度、地殼運動、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。


有趣的是，通過原位掃描電鏡觀察，“碳彈簧”內(nèi)部的“波浪形”層疊結(jié)構(gòu)，很像煎餅果子里的薄脆。為何薄脆很“脆”，“碳彈簧”卻很韌？據(jù)悉，“碳彈簧”的內(nèi)部微拱形單元厚度僅約100納米，跨度卻達到約100微米，上千倍的“跨度厚度比”，是其“剛?cè)岵钡拿孛芩凇?/div>