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工程学家研发新材料 建筑物出现裂痕可自行修复

http://www.kexue.com 2012-10-29 11:13:56 科学网  发表评论


石墨烯

石墨烯薄片

  科学网(kexue.com)讯 石墨烯是曾给研究者带来诺贝尔奖的热门材料,它有着多种奇特性质。英国一项最新研究又发现,这种“神奇材料”还具有自我修复的能力。

  石墨烯是只有一层碳原子的世界上最薄的材料,英国曼彻斯特大学科学家诺沃肖洛夫和同事因为在世界上最早制成石墨烯而荣获2010年诺贝尔物理学奖,有他参与的一个研究小组在新一期英国《纳米通讯》杂志上报告了本次最新发现。

  为进一步探索石墨烯在电学方面的特性,诺沃肖洛夫等人尝试让石墨烯薄层与金属不断接触,这个过程在石墨烯薄层上造成了许多孔洞。研究人员用电子显微镜观察这些孔洞发现,孔洞中可能会嵌入金属原子,但如果孔洞周围还存在额外的碳原子,这些碳原子会将金属原子“赶”出来,自己嵌入孔洞之中,并与石墨烯薄层中原有的碳原子相连接,使整个石墨烯薄层修复如初。

  研究人员认为,这一现象说明石墨烯具有良好的自我修复能力,这将可以提高石墨烯的应用价值,进一步拓宽这种“神奇材料”展示身手的舞台。

  另据台湾“联合新闻网”25日报道,材料科学家正在研发新原料,希望有朝一日,飞机及建筑物也能跟人类皮肤一样,拥有自行修补的能力。这项技术将广泛运用于筑桥、制造飞机及兴建摩天大楼。

  报道称,脚趾骨折,骨头会慢慢长回来,膝盖不小心擦伤了,皮肤也会渐渐愈合,但塑料、钢及混凝土等材料一旦毁损、龟裂或弯曲,不是难以修补,就是根本不可能恢复原状。但这个情况很快就会改变。材料科学家现在积极探索大自然的再生及修复能力,设法创造出能自行修复的材料。

  过去数年间,工程学家使用不同策略来解决这一问题。但伊利诺伊大学工程专家索托司向人类生理学取经,开发出新奇办法。索托司受到人类皮肤启发,创造出可以一次又一次自行修复的塑料,为开发出能应对各种环境压力的材料铺下道路。

  这项科技将能降低昂贵的修缮及检测费用,但更重要的是,这可能也能帮助防止灾难性失误及致命性后果。索托司表示,材料破损一开始通常都不太引人注目,但大多数的建筑物都是先出现小裂痕,之后慢慢在未经注意的情况下突然倒塌。她说,“开发能自行修复材料的目的是为了设法预防这些事故,不让这些小裂痕变大。”

  索托司已经设计出能连续自行修复50个裂痕的塑料,但要打造出能像人体一样不断修复的材料依旧是现阶段的最大挑战之一。

  (科学网kexue.com remen)

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