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美華裔博士參與研究新突破 發(fā)掘比鉆石還硬材料

2008年08月27日 09:47 來源:中國新聞網



    哥倫比亞大學的研究生韋小丁(右)和李琩鈷成功測試石墨烯的強度。(韋小丁提供)

  中新網8月27日電 據美國《世界日報》報道,從鉛筆石墨中提取的石墨烯,竟然比鉆石還堅硬,強度比世界上最好的鋼鐵還要高上百倍,這項科學發(fā)現刊登于近期的《科學》雜志,作者是兩位哥倫比亞大學的研究生,來自中國安徽省的韋小丁和韓裔李琩鈷。

  關于石墨的熱傳導和導電性方面的研究存在已久,但是關于其強度的研究并不多見,自2004年英國學者開始測試石墨烯的力學性能以來,這是世界上第一次成功測試,并驗證了經典力學中有關原子與原子間直接強度的理論。

  28歲的韋小丁2003年自中國科技大學近代力學系畢業(yè)后,入讀哥倫比亞大學機械工程學系,現在是該系教授Jeffrey Kysar指導的博士研究生;李琩鈷為博士后,正接受該系James Hone教授指導。兩人于7月18日《科學》雜志上發(fā)表的這篇《測試單層石墨烯的力學性能以及固有強度》文章,就是利用鉆石探頭按壓單層的石墨烯,測試其模量和斷裂強度,結果發(fā)現其強度比世界上最好的鋼鐵還要高上百倍,如果能加以利用,不僅可以造出紙片般薄的超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣,甚至還可以制作23000哩長伸入太空的電梯,實現人類坐電梯進入太空的夢想。而且,他們的實驗為將來類似的測試提供了標準方法。

  這個實驗耗費韋小丁和李琩鈷大半年的時間。當時為了取樣單層的石墨烯,兩人頭疼不已,后來想到了一個“有趣的辦法”——利用透明膠,把石墨粉粘起來,然后貼到帶有無數個直徑僅有1至1.5微米(一微米是人頭發(fā)絲直徑的大約一百分之一)的圓型小孔的硅板上面,這樣小孔中就有一個碳原子厚度的、無缺陷的石墨烯薄膜。在實驗中,一開始是利用硅探頭來按壓石墨烯薄膜,但是,很快發(fā)現硅探頭的強度不夠,往往是石墨烯薄膜未破,硅探頭就斷了,后來就只能改用半徑大概為10至30納米的鉆石探頭來按壓,以得到薄膜被破壞時的應力值。

  Jeffrey Kysar教授對學生的研究成果感到非常高興,他打比方說,單層石墨烯的強度,就像把大象的重量加到一支鉛筆上,才能夠用這支鉛筆刺穿僅像保鮮膜一樣厚度的單層石墨烯。(劉爽)

編輯:張旌】
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