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美科学家发现了将双层石墨烯转变为类金刚石硬质材料的过程

关键词 石墨烯 , 金刚石|2017-12-25 09:10:12|来源 中国超硬材料网
摘要 纽约市立大学的研究人员通过在纳米级压力下,用压头将两层石墨烯(每层厚度为1个原子)在室温下转变成似类钻石的材料。设想一种材料如同箔片一样灵活轻便,并且可以变得坚硬,足以阻止子弹的撞...

       纽约市立大学的研究人员通过在纳米级压力下,用压头将两层石墨烯(每层厚度为1个原子)在室温下转变成似类钻石的材料。

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       设想一种材料如同箔片一样灵活轻便,并且可以变得坚硬,足以阻止子弹的撞击。纽约市立大学最近在Nature Nanotechnology发表的一篇论文,该论文描述了一种创造diamene(该研究团队命名的新材料,由放在碳化硅上的双层石墨烯组成)的过程:灵活分层的石墨烯,其瞬间变得比钻石还要硬,而且在撞击时不能穿透。

       位于纽约市立大学研究中心的高级科学研究中心(ASRC)的科学家们研究并测试了两层石墨烯(每一个原子厚度)在室温下受到冲击后,如何变成类似金刚石的材料。研究小组还发现转变时会导致电流突然下降,表明diamene可能具有有趣的电子和自旋电子特性。新的发现将可能在开发耐磨保护涂层和超轻防弹膜方面有所应用。       

       ASRC物理学教授,该项目的首席研究员Elisa Riedo说:“这是迄今为止创造出来的刚度和硬度最高,而且是最薄的材料。以前,当我们测试石墨或单原子层的石墨烯时,我们施加压力时会感觉到非常软的薄膜,但是当石墨烯片恰好是两层厚时,我们突然意识到受压的材料就会变得非常硬,比钻石还要硬。”

       史坦顿岛CUNY大学化学副教授Angelo Bongiorno和研究团队的一部分人员,开创了diamene的理论。他和他的同事们使用原子计算机来模拟在不同构造中对齐的两个石墨烯蜂窝层加压时的潜在结果。Riedo和其他团队成员随后使用原子力显微镜对碳化硅基底上的双层石墨烯施加局部压力,发现与计算结果完全一致。实验和理论都表明,在超过两层或单层石墨烯上,这种石墨 - 金刚石转变不会发生。

       Bongiorno说:“石墨和钻石都是由碳制成的,但是原子在每种材料中的排列方式不同,使得它们具有不同的性质,如硬度,柔韧性和导电性。我们的新技术使我们能够操纵石墨,从而在特定条件下能够发挥钻石的有益性能。”

       该研究小组的成功为研究二维材料中的石墨 - 金刚石相变开辟了可能性。未来的研究方向是探索稳定的转变方法,并进一步拓宽材料的应用。

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