碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網(wǎng)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(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《先進材料》日前發(fā)表了該研究成果。

       據(jù)介紹，根據(jù)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(fù)合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易變形，但強度低；硬碳的結(jié)構(gòu)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(xué)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(wǎng)啟發(fā)，通過模板法構(gòu)筑納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制備了一種具有納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wǎng)，這種材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)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。