美科學家制造出多孔三維石墨烯結構

據英國《獨立報》8日報道，美國麻省理工學院(MIT)的科學家通過按壓并熔化石墨烯薄片，制造出迄今最輕質堅固的材料之一——一種多孔的三維石墨烯結構，其形狀類似海綿，密度僅為鐵的5%，但堅固程度為鐵的10倍多。

石墨烯在二維形式時被認為是最堅固的材料，但研究人員一直很難將其二維形式下的堅固強度，轉化到有用的三維材料內。在最新研究中，研究團隊通過施加熱和壓力，將石墨烯小薄片按壓在一起，制造出一種復雜穩定類似珊瑚和硅藻類生物的結構。新結構名為“螺旋二十四面體”，其表面積相對體積來說很大，但非常堅固。

研究團隊負責人、MIT土木和環境工程系主任馬庫斯.比勒解釋說：“石墨烯這種二維材料僅一個原子厚，擁有獨特的堅固程度和電學屬性，但由于太纖薄，很難制成三維材料。不過，我們的最新研究做到了這一點。”

比勒指出：“石墨烯在熱和壓力作用下自然形成的這一幾何形狀非常復雜，用傳統方法不可能制造出來。”在實驗中，研究人員用3D打印機制造出擴大數千倍的結構，并對其進行測試，得到了上述結果。

這項近日發表在《科學進步》雜志上的新研究表明，新結構的優異性能更大程度源于這一獨特的構造而非材料本身。這意味著，科學家可以將其他材料制成同樣的幾何形狀，來獲得同樣強度的輕質材料。

研究人員認為，同樣的幾何形狀甚至能應用于更大塊頭的結構材料。比如，制造橋梁的水泥可制成同樣的多孔幾何形狀，在降低重量的同時獲得同樣的堅固程度。此外，由于這一形狀內充滿了細小的孔隙，因此，有望用于過濾水或化學物質。