超轻型石墨烯气凝中的多尺度微观结构结构使得撞击保护材料的超弹性和前所未有的耐久性成为可能
Xunxiang Hu1, Yulian Tang2, Lingling Tan2
1College of Material Science and Engineering, Hunan Province Key Laboratory of Materials Surface & Interface Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China.
Journal of colloid and interface science
|June 15, 2024
概括
具有多尺度蜂巢微观结构的超轻型石墨烯气凝提供了增强的弹性和耐久性,用于冲击保护. 这种新的设计模仿了自然结构,以提高材料性能并实现新的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
背景情况:
- 超轻的石墨烯气凝被认为具有冲击保护作用.
- 在低密度下同时实现弹性和耐用性是具有挑战性的.
- 自然结构为材料设计提供了灵感.
研究的目的:
- 为了提高石墨烯气凝的弹性,耐用性和密度.
- 为了研究一个多尺度蜂微结构 (MHM) 的效果.
- 探索撞击保护和传感方面的应用.
主要方法:
- 在石墨烯气凝中构建一个多尺度的蜂微观结构.
- 灵感来自于曼蒂斯奥特卡结构.
- 通过运算分析和计算分析应力传递路径.
主要成果:
- 石墨烯气凝的强度与体积比为284.6cm3mg-1.1.
- 在高速撞击 (3.569 m/s) 后快速恢复形状 (10 ms).
- 在90%的应变下,经过20,000个循环后,具有97.2%的高度保留的特殊耐用性.
结论:
- MHM结构使双阶段应力转移机制成为可能.
- 这种机制有效地减轻了应力度,并提高了材料的弹性.
- 开发的石墨烯气凝显示出对冲击保护和落检测设备的潜力.
