華夏科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊成功研制出一種兼具高可壓縮性和可拉伸性得超彈性全碳多孔材料“碳彈簧”，獨特得微觀結(jié)構(gòu)和性能使其成為制造智能振動和磁性傳感器件得理想材料，所獲得得傳感器件甚至能在品質(zhì)不錯溫度環(huán)境下（-100℃到350℃）有效地發(fā)揮作用。該成果日前發(fā)表于《先進材料》。
此前，該團隊受人類“足弓”得宏觀彈性拱形結(jié)構(gòu)啟發(fā)，借助他們發(fā)展得雙向冰模板技術(shù)，成功構(gòu)筑了由微拱結(jié)構(gòu)單元有序堆疊構(gòu)成得全碳多孔材料。近來，他們再次從“弓”得彈性變形機制中獲取靈感，通過深入研究表明，引入得這種獨特得長程有序?qū)訝钗⒐敖Y(jié)構(gòu)，不僅可以解決多孔碳材料得壓縮脆性問題，而且可以有效解決其拉伸脆性問題。這種“碳彈簧”可以在大應(yīng)變范圍內(nèi)實現(xiàn)可逆得拉伸和壓縮形變，并能完全回彈，類似于真正得金屬彈簧。此外，研究人員通過結(jié)合原位掃描電鏡觀察和有限元模擬，證實了其彈性變形機制。
基于該“碳彈簧”得獨特變形機制和機械性能以及良好得導(dǎo)電性，研究人員將其作為關(guān)鍵部件，成功研制了可檢測微小振動得應(yīng)變傳感器件，并能對多種復(fù)雜得振動模式作出靈敏響應(yīng)，其中包括模擬得地震波振動。
此外，研究人員通過預(yù)先將四氧化三鐵納米粒子共組裝到材料框架中，獲得了可被磁場驅(qū)動得磁性碳彈簧。該磁性碳彈簧也可被用作關(guān)鍵部件，進而制造成了一種新型磁性傳感器件。該磁性傳感器可靈敏地探測到小至0.4 毫特斯拉得微小磁場。這兩種傳感器件均可以在品質(zhì)不錯溫度環(huán)境中穩(wěn)定地發(fā)揮作用，這種獨特優(yōu)勢使其有可能被應(yīng)用到外太空探測任務(wù)中。（桂運安）
《華夏科學(xué)報》
