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2018.01.19

“白色石墨烯”可大幅提升陶瓷材料性能

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美國科學家提出,在陶瓷材料里摻入納米材料“白色石墨烯”,可大幅提升陶瓷材料的強度、韌性以及耐熱、耐輻射等能力,有潛力用于核工業(yè)、航天等需要高性能復合材料的領(lǐng)域。

白色石墨烯是六方氮化硼的別名,它是二維材料家族的一員,結(jié)構(gòu)與石墨烯相似,是六邊形網(wǎng)格組成的超薄平面,但與石墨烯不同的是,其中的原子不是碳原子而是氮原子和硼原子。
美國賴斯大學科學家說,他們詳細分析了白色石墨烯與雪硅鈣石結(jié)合的情況。雪硅鈣石是一種含水的硅酸鈣晶體,有著層狀結(jié)構(gòu),可用于生產(chǎn)陶瓷和水泥。僅有一個原子厚的白色石墨烯層能水平地插入雪硅鈣石的層狀結(jié)構(gòu)之間,形成牢固的夾心結(jié)構(gòu)。
模擬計算顯示,白色石墨烯層能釋放復合材料所受的力,使其強度比雪硅鈣石高3倍,剛度,即抵抗彈性變形的能力高出約25%,不像普通陶瓷材料那樣容易碎裂。另外,材料的耐熱和耐輻射性能也有明顯提升。
相關(guān)論文日前發(fā)表在美國化學學會的《應用材料與界面》雜志上。研究人員說,這一思路可用于設計新型多功能復合材料,其他二維材料可能也有類似作用。
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