实验室能造出多大的钻石(强度比钻石还硬)

大家知道保护战士最好的防弹衣是什么材料吗?可能有些人很容易就能回答,肯定是“凯夫拉”啦。

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凯夫拉(Kevlar)材料在上世纪60年代研制成功,其强度是同等质量钢铁的5倍,密度却只有钢铁的20%,而且韧性好又易加工,是制作防弹衣的常用材料。但现在过了几十年了,材料有突破吗?(我就知道大家,没那么容易满足)小博士可以肯定跟大家说,是有的!

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最近美国纽约某大学的研究人员就发明了一种由石墨烯制成的新材料——Diamene(怎么哪里都有石墨烯?)恩,很拗口的名字。

大家不要忘记啊,石墨烯可是现在上最薄也是最坚硬的纳米材料。它是人类已知强度最高的物质,比钢铁要高 200 倍。前面有说到,凯夫拉的强度只是钢铁的 5 倍,而石墨烯却是 200 倍,你想想它有多强……

Diamene 是由碳化硅基板上的两片石墨烯片组成的,有些好奇宝宝又会问到了,为啥要两片啊,五片,十片不行吗?越厚不是越好吗?那可不一定哦,说起这事,还真的挺神奇的。研究人员说到,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,它就跟铝箔一样轻便灵活。可万一受到突然的物理压力时,它会瞬间“硬化”,变得比钻石更加硬!这到底是咋回事啊?

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我们都知道钻石的莫式硬度是 10级,基本是世界上最硬的东西了,而 Diamene 在某个时候还要更硬,可以说已经超过了10级了。这还没结束,用两层石墨烯片的情况下 Diamene 刚度也是最强,来看看应力试验。

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上面的图中,紫色那条线代表十层石墨烯片噢。

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而蓝色那条则是五层石墨烯片,那我们现在来看看两层是个啥样的,下面图中红色那条线就是代表两层的。

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显而易见,曲线越陡,刚度越强,所以两层是最好的。Diamene它的强度是世界第一,硬度也几乎是世界第一,刚度也很好,而且又轻薄,可塑性又强,因此可以制作成各种形状。这时你应该知道它名字的由来了吧,Diamene = Diamond Graphene(钻石 石墨烯)。

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如果用Diamene作为材料来做防弹衣,能表现出比凯夫拉纤维强度更高、韧性更好的特性,大大降低整体防弹衣的重量和厚度,极大地提高了使用者的轻便灵活性,可以让使用者更好地作战。

但在商业用之前,必须进行各种石墨烯有关方面的检测(毕竟生命只有一次啊!!),例如摩擦、弯曲度、耐热性等等方面检测合格才能投入使用,一旦投入使用,材料小博士相信这种石墨烯防弹衣将对整个防弹衣领域产生革命性的意义,引领整个行业的潮流。

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