碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期，中國科學技術大學俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網啟發(fā)，研制出一種每秒彈速達0.86米、“壓扁”10萬次不變形的“超彈性”硬碳材料，且制作方法簡單高效。國際材料學領域學術期刊《先進材料》日前發(fā)表了該研究成果。
　　
　　據介紹，根據碳原子排列方式的不同，碳材料可分為石墨碳、軟碳和硬碳3種。比如鉛筆芯的主要成分就是石墨碳，常見的煤炭則是軟碳和硬碳的復合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易變形，但強度低;硬碳的結構穩(wěn)定，但性脆易碎。如何使硬碳既能保持“硬度”，又能變得更有彈性，是材料學界的一大挑戰(zhàn)。
　　
　　近期，俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網啟發(fā)，通過模板法構筑納米纖維網絡結構，制備了一種具有納米纖維網絡結構的新型硬碳材料，具有超彈性、抗疲勞以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
　　
　　“如同蜘蛛網，這種材料的內部結構是線與線之間交叉焊接，整體類似于一個‘毛線團’。”中科大博士生秦冰介紹，這種結構設計賦予了材料新的性能。實驗顯示：其回彈速度每秒鐘達0.86米;“壓扁”10萬次，外形、性能幾乎復原如初;在零下196攝氏度的低溫環(huán)境中，還能保持超彈性及電阻穩(wěn)定性。