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应用再拓展,MIT 发现针状纳米钻石可像橡胶般拉伸弯曲

导读: 钻石向来以地球上最坚硬的天然材料而闻名,而这种强度也为钻石带来了难以变形的脆性特质,但最近麻省理工和香港、新加坡和韩国的研究人员发现,当钻石以非常细小的针体形状存在时,便可以被拉伸、弯曲且恢复到原来的形状,就像是橡胶一样。

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钻石向来以地球上最坚硬的天然材料而闻名,而这种强度也为钻石带来了难以变形的脆性特质,但最近麻省理工和香港、新加坡和韩国的研究人员发现,当钻石以非常细小的针体形状存在时,便可以被拉伸、弯曲且恢复到原来的形状,就像是橡胶一样。

虽然谈到钻石,人们第一时间联想到的会是珠宝首饰,但钻石的应用可远不仅于此。研究人员指出,纳米钻石可以在许多设备中用来感测或储存数据,在具有生物相同性(biocompatible)的情况下,也可以用来体内成像或进行药物输送。

在这项研究中,团队先是使用化学气相沉积(CVD)来成长钻石,然后再将其蚀刻成针状,外观看来就像是牙刷的刷毛尖端,只是更为密集且更为细小,尺寸约只有几百纳米。

接着团队再使用了标准措施测量了针状纳米钻石的弹性限度,并自后续计算中确定了可承受的精确应力与应变,一般钻石虽然坚固,但只能承受低于 1% 的应变而不会断裂,但团队发现针状的纳米钻石可以承受的拉伸应变达到了 9%。

当晶体材料弯曲时,它会改变许多机械性质,包含热、光、磁、电、电子及化学等各方面的特性,而钻石也是相同的,运用这些改变的性质,科学家便能透过弹性应变工程(elastic strain engineering)为特定应用提供适用的材料。

在并未参与研究的西北大学环境与机械工程教授黄永刚看来,这种在过去被归类为「硬脆材料」的钻石上超大弹性变形空间的惊人发现,为未来许多领域都开创了前所未有的可能性。

透过量子力学的计算,我们知道当弹性应变超过 1% 时材料便会出现明显的性能变化,而随着钻石的可控应变范围扩展为 0 至 9%,我们预计令人惊讶的性能转变将会出现。

这项发现目前已发布在《科学》期刊(Science)中。(来源:Technews科技新报)

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