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石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

日期:2018/8/13 13:58:35 访问量:0 次

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世界上 最好的防弹衣材料是什么?
估计大家都知道,凯夫拉。
凯夫拉(Kevlar)材料由 美国杜邦公司在上世纪60年代研制成功。
其强度 是同等质量钢铁的五倍,密度却 只有钢铁的五分之一,而且韧性好易加工。
一经推出就火遍全球,成为了 如今防弹衣的常用材料。
凯夫拉虽好,但它的 强度还是有限的。
为了达 到阻挡子弹的目的,一般防 弹衣得用上几十层凯夫拉,再加上 外部阻挡冲击的陶瓷板,一套衣服重得要死。
所以,有没有更强的材料呢?
以前不敢说,现在是真有了,最近美 国纽约市立大学的研究人员就造出了一种新材料--
Diamene
其实起 这个名字是有原因的,这个后面会说。
Diamene 是用石墨烯制成的,对,就是材 料界的明星石墨烯。
怎么哪儿都有它……
是啊,如今我 们熟知的石墨烯研究方向都是在电池领域。
但大家可别忘了,石墨烯 可是世界上最薄也是最坚硬的纳米材料。
它是人 类已知测量过的强度最高的物质,比钢铁要高 200 倍。
上面说了,凯夫拉 的强度是钢铁的 5 倍,而石墨烯是 200 倍,你想想它有多强……
所以,把它造成防弹衣,岂不是更牛逼?
于是,科学家 Elisa Riedo 教授带领的团队,把这个 想法变成了现实。
具体的 实现方式和理论研究,都发表在《Nature Nanotechnology》上了,比较深奥,我也看不太明白。
但是你只要知道,Diamene 是由碳 化硅基板上的两片石墨烯片组成的就行了。
为什么会用两片呢?
这件事也是很神奇,研究团队说,当两片 石墨烯对齐叠在一起时,这种材 料便拥有了一种奇妙的特性--硬化效应。
普通状态下,材料就 跟铝箔一样轻便灵活。
可一旦 受到突然的机械压力时,它会突然"硬化",变得比钻石还硬!
这是什么概念……
大家都 知道钻石的莫式硬度是 10,基本是 世界上最硬的东西了,而 Diamene 还更硬。。
这还没完,用两层的情况下 Diamene 刚度也是最强,来看看应力试验。
右图紫色那条代表 10 层石墨烯片
蓝色那条是 5 层石墨烯片
再来看看两层的
红色的线便是 2 层的情况
很明显,曲线越陡,刚度越强,所以两层是最好的。
这里插一句,上面提到了硬度、强度、刚度三个指标,估计有朋友会分不清,我简单解释一下。
硬度是 用来衡量材料本身够不够硬的,比如手 机屏幕被钻石划伤,代表玻 璃硬度不如钻石。
刚度和 强度要放一起看,刚度代 表抵抗弹性形变的能力,强度代 表抵抗断裂或永久变形的能力。
我举个 牙签和皮筋的例子吧,牙签不易变形,皮筋一碰就变形,所以牙 签的刚度比皮筋大。
但是继续发力,牙签可能很快就断了,皮筋反而不会断,所以皮 筋的强度比筷子大。
回到 Diamene。
它的强 度又是世界第一,硬度也 差不多是世界第一,刚度也不错,而且又轻又薄,简直是 开了挂的方案啊……
所以你 知道它名字的由来了吧,Diamene = Diamond + Graphene(钻石+石墨烯)。
即便用 钻石做的子弹打我我也不怕,这真的是开了挂啊……
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