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Microbullets展示了石墨烯的能量吸收强度

时间：2021-09-30 16:24:58 来源：

来自赖斯大学的新出版的研究表明，石墨烯比吸收渗透射弹的能量更好的钢10倍。

赖斯大学科学家们通过用微疱疹测试了材料的性质，介绍了它在休息之前延伸之前，石墨烯的巨大力量似乎是由它突出的延伸。

十年前发现的二维碳蜂窝被认为比钢更强大。但材料科学家科学家Edwin“Ned”托马斯的稻米实验室甚至不需要靠近一磅石墨烯来证明材料平均比钢在散热能量上的10倍。

研究人员在最新版科学中报告了射击多层石墨烯的微观射弹，允许科学家们确定在纳米水平上渗透到渗透性的难度 - 以及强大的石墨烯可以在宏观应用中的情况。

托马斯建议他和他的研究组开发的技术可以帮助衡量各种材料的强度。

托马斯说，虽然其他实验室在石墨烯的电子特性和拉伸力量下看起来广泛看，但没有人综合测量其吸收冲击的能力。他的实验室发现石墨烯同时坚硬，强大而弹性使其具有适用于身体护甲或屏蔽航天器的潜力。

该实验室开创了激光诱导的射弹冲击试验（脂质），其利用来自激光器的能量以极大的速度从吸收金表面的相对侧驱动微生物。2012年，他们首先使用了早期版本的含量来确定多嵌段共聚物的性质，不仅可以停止微型药物，而且完全包围它们。

从那以来，托马斯和领先作家jae-hwang李，米饭和现在是大学马萨诸塞大学的助理教授，在Amhersts的一位助理教授，提高了他们的技术，以在速度接近3公里的速度下以极高的精度消除单个显微镜球体第二，比ak-47的超速子弹快得多。

图形显示了在超声波速度突出的微型波纹穿过多层石墨烯，但在石墨烯吸收撞击的大部分能量之前。在稻米大学采取的测量表明，在吸收渗透射弹的能量时，石墨烯比钢更好。单击图像以获取更大的版本。礼貌托马斯研究小组

研究人员建立了一种定制阶段，以排列从散装石墨机械地绘制的多层石墨烯片。它们测试的纸张厚度为10至100纳米（最多300个石墨烯层）。然后，它们使用高速相机来捕获命中率之前和之后的射弹图像，以判断它们的速度并观察纸张损坏的显微镜图像。

在每种情况下，3.7微米球体刺破了石墨烯。但不过是一个整洁的洞，球体围绕着撞击点留下了“花瓣”的裂缝模式，表示在破裂前拉伸的石墨烯。

“我们开始撰写论文的花瓣，但正如我们所处的那样，它变得明显，这不是真正的故事，”米什乔治R.工程学院的威廉和斯蒂芬病院长托马斯说。“子弹的动能与石墨烯相互作用，向前推，延伸薄膜并减慢。”

实验揭示了石墨烯，其是刺穿的拉伸膜，在穿刺前约3纳秒，将子弹的应力分布在由浅锥形的浅锥形定义的范围内。拉伸应力不能比材料的声音速度快，在石墨烯中，它比空气中的声速（每秒1,125英尺）更快。

“对于石墨烯，我们计算了每秒22.2公里的速度，高于任何其他已知材料，”托马斯说。

由于微疱疹撞击石墨烯，其产生的锥体的直径 - 通过后来检查花瓣确定 - 提供了一种测量石墨烯在破碎前吸收的能量的方式。

“保护的游戏是在大面积上越来越大的压力，”托马斯说。“这是一场比赛。如果锥体可以以明显的速度向与射弹的速度相比搬出，则压力不是在射弹下方的局部化。“

石墨烯片的受控层可以导致轻质，能量吸收材料。“理想情况下，你会有很多独立的层，不太差别左右或者如此接近，因为加载从拉伸到压缩，”托马斯说。他说，他说，将击败从撞击点传播菌株的目的。

他预计将用于测试许多实验材料。“在你缩放一个项目之前，你必须知道什么工作，”他说。“含羞草让我们开发快速的方法来测试纳米级材料并找到有前途的候选人。我们正致力于向美国航空航天局和军队证明这些微观试验与宏观性质相关。“

本文的共同作者是大米研究生菲利普罗约和朱娄湖，材料科学和纳米工程副教授。防御威胁减少机构和Welch基金会支持该研究。

出版物：Jae-Hwang Lee等，“通过超音速射弹渗透的多层石墨烯的动态力学行为”2014年11月28日科学：卷。 346号。 6213 pp。1092-1096; DOI：10.1126 / science.1258544

图片：托马斯研究组


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