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石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!
2017-12-25 14:48:00           作者:丁少黑科技

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

世界上最好的防弹衣材料是什么?

估计大家都知道,凯夫拉。

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

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。

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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。

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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

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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。

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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。

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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?

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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。

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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?

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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。

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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。

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右图紫色那条代表 10 层石墨烯片

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蓝色那条是 5 层石墨烯片

再来看看两层的

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

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。

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

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。

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

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。

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

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)。

石墨烯做的超级装甲,强度比钢铁高200倍!

即便用钻石做的子弹打我我也不怕,这真的是开了挂啊……

责任编辑:Geoffrey 来源:
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