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    产生的碳纳米结构比钻石强:新型平板电池架构达到了性能的理论极限
    2021年04月29日    阅读量:764    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    加利福尼亚大学欧文分校和其他机构的研究人员在建筑学上设计了板状纳米纤维-纳米级碳结构-以强度与密度之比比金刚石强。


    在《自然通讯》的一项最新研究中,科学家们报告说,在概念化和制造这种材料方面取得了成功,该材料由紧密连接的闭孔板组成,而不是过去几十年来这种结构中常见的圆柱形桁架。


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    UCI机械与航空航天工程研究人员Jens Bauer说:“以前的基于波束的设计虽然引起了人们的极大兴趣,但在机械性能方面并没有那么有效中国建材网cnprofit.com。” “我们创造的这种新型的板式纳米纤维比最佳的束式纳米纤维要强得多,也更坚硬。”


    根据该论文,该团队的设计已显示出可将圆柱梁型体系结构的平均性能提高多达639%的强度和522%的刚性。


    UCI材料科学与工程学以及机械与航空航天工程学教授Lorenzo Valdevit的建筑材料实验室的成员使用Irvine材料研究所提供的扫描电子显微镜和其他技术验证了他们的发现。


    UCI材料科学与工程专业的研究生卡梅伦·克鲁克(Cameron Crook)说:“科学家们预测,以板状设计排列的纳米晶格会非常坚固。” “但是以这种方式制造结构的困难意味着该理论从未得到证实,直到我们成功做到这一点。”


    鲍尔说,该团队的成就取决于复杂的3D激光打印工艺,即双光子光刻直接激光写入。随着紫外线敏感性树脂被逐层添加,该材料在两个光子相遇的点处变成固体聚合物。该技术能够使重复的细胞变成具有160纳米薄面的平板。


    鲍尔说,该团队的成就取决于复杂的3D激光打印工艺,即双光子聚合直接激光写入。当激光聚焦在紫外线敏感液体树脂的液滴内部时,该材料成为固体聚合物,其中分子同时被两个光子撞击。通过扫描激光或在三个维度上移动载物台,该技术能够对细胞进行周期性排列,每个细胞由厚度为160纳米的板组件组成。


    该小组的一项创新是在板上包括小孔,该孔可用于从成品材料中去除多余的树脂。作为最后一步,将晶格进行热解,然后在真空中将其加热到900摄氏度一小时。根据鲍尔(Bauer)的说法,最终结果是形成了立方体状的玻璃碳,科学家们曾认为这种多孔材料具有最高的强度。


    鲍尔说,这项研究的另一个目标和成就是利用基础物质的固有机械作用。他说:“当您使用任何一种材料并将其尺寸显着减小至100纳米时,它就会接近理论上没有孔或裂纹的晶体。减少这些缺陷会增加系统的整体强度,”他说。


    UCI设计与制造创新研究所所长Valdevit补充说:“以前没有人使这些结构不受规模的影响。” “我们是第一个通过实验验证其性能和预期性能的团队,同时还展示了一种具有前所未有的机械强度的建筑材料。”


    纳米晶对结构工程师,特别是在航空航天领域,具有广阔的前景,因为人们希望它们的强度和低质量密度的结合将大大提高飞机和航天器的性能。


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