華夏科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)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(dú)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(jìn)材料》。
此前，該團(tuán)隊(duì)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(jī)制中獲取靈感，通過深入研究表明，引入得這種獨(dú)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(shí)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(shí)了其彈性變形機(jī)制。
基于該“碳彈簧”得獨(dú)特變形機(jī)制和機(jī)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(jìn)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(dú)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(yùn)安）
《華夏科學(xué)報(bào)》
