防彈材質有望進化,美科學家發現雙層石墨烯遇衝擊時比鑽石堅硬

防彈材質有望進化,美科學家發現雙層石墨烯遇衝擊時比鑽石堅硬 https://technews.tw/2017/12/20/asrc-elisa-riedos-graphene-research/為了達到確實的保護效果,過去防彈衣經常是非常厚重的,但只要紐約市立大學高級科研中心(ASRC)正在進行的研究取得成果,未來情況可能將不再相同。NewAtlas 報導指出,在物理學教授 Elisa Riedo 的領導下,研究團隊已經確定,在遭遇衝擊時,基於雙層石墨烯(graphene)的防彈材質將可以在必要時比鑽石更加堅硬,也不會因撞擊導致穿透。或許有些人會覺得石墨烯聽起來有點陌生,但它其實是近年來頗受到關注的材質,石墨烯是一種由碳原子以類似蜂巢形式連接在一起、只有一個碳原子厚度的薄膜。過去石墨烯一直被認為是假設性的結構,直到 2004 年英國物理學家在實驗中實際分離出,由於只有一個碳原子厚度,石墨烯被認為是現今世界上最強的奈米材料,近年間也引起了許多研究熱潮。(Source:By AlexanderAlUS (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons)研究團隊將正在研究的新材料稱為 diamene,是由放在碳化矽(Silicon Carbide)基板上的雙層石墨烯組成,在一般情況下,它就像是鋁箔一樣輕盈靈活,但當在室溫下施加突然的機械壓力時,diamene 將會變得比鑽石還要堅硬。這種材料是副教授 Angelo Bongiorno 所構想出來的,在透過電腦模型計算後,他相信只要雙層石墨烯正確對齊,堅硬的效果就會出現。而 Riedo 及其同事在實際對 diamene 樣本進行測試後,證實了 Bongiorno 的猜想。在測試這項新材料時,研究團隊還發現,當石墨烯在衝擊作用下轉化為類鑽石材料的那個時刻,會導致當前的電流突然降低,這暗示著 diamene 或許具有有趣的電子和自旋電子(spintronic)性質。更有趣的是,不論是實驗或理論都顯示,這樣的硬化效果只會發生在使用雙層石墨烯時,不能多也不能少。Riedo 表示,過去在測試石墨或單層石墨烯時,施加壓力所感受到的會是非常軟的薄膜,但當石墨烯片正好是 2 層厚時,團隊突然發現受壓的材料變得非常堅硬,甚至比鑽石更加堅硬。研究團隊未來將會持續探索穩定轉換的方法,目標是讓這項新材料實際進行應用,團隊相信這項新材料的發現,或許將能幫助耐磨保護塗層和超輕防彈薄膜的開發。這項研究的論文已經公布在《自然-奈米技術期刊》(Nature Nanotechnology)中。Graphene-based armor could stop bullets by becoming harder than diamondsScientists Discover Process for Transitioning Two-Layer Graphene into a Diamond-Hard Material on Impact(首圖來源:shutterstock)

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