钻石般坚硬的弹性碳

材料牛注：碳具有许多属性，但通常与之最不相关的一个词是“有弹性的”。直到卡内基科学院和燕山大学的研究团队开发出了一种新型的碳，才打破了这一说法，这种碳具有弹性，同时也具有高强度、重量轻、能导电的性能，可以适用于从航空航天到军事装甲等各种应用。

碳通常具有两种形式。一种就是不透明的黑色物质，例如煤，另一种就是坚硬、璀璨的晶体，如钻石。然而，对于化学家们来说，碳是一种可以形成令人难以置信的物质阵列的元素，包括石墨分子所形成的用于铅笔和润滑剂的光滑平板，以及用于珠宝或钻头的金刚石所形成的的持久耐用的结晶基质，又或者是异形分子，包括形成空心球体的具有60个碳原子的巴克敏斯特富勒烯，或者是比最强的钢还要强200倍的石墨烯片。

这种新型弹性碳是由石墨烯层和弯曲的分子表面所制成的，它们是由和钻石中所具有的相同的强链接力所连接在一起的。这使得这种新物质既具有弹性又超强而轻。它是由被称为“玻璃态”碳的一种异形碳所形成的。也就是说，这种碳不是真正的固体，而是像玻璃一样的过冷液体。而且和玻璃一样，它也不具有晶体结构。

该研究团队将这种“玻璃碳”置于250,000个大气压和1800°F（982℃）的温度下进行了实验。研究人员试图通过加压以改变“玻璃碳”的结构，但是在恢复常压后其又恢复了原有的结构。在压力和温度的作用下，“玻璃碳”在纳米尺度上进行折叠、合并、连接成短结构，从而形成类石墨键和类金刚石键。

燕山大学的赵智胜教授说：“轻质材料具有高强度和高弹性，对那些减轻重量至关重要的应用来说是非常有利的，甚至超过材料成本的重要性。而且，我们相信，通过对这种合成方法加以改进，可以创造具有其他特殊形式的碳和完全不同的材料。”

这项研究已经发表在期刊Science Advances上。

原文链接：Diamond-like linkages help create super-strong "stretchy" carbon

文献链接：Compressed glassy carbon: An ultrastrong and elastic interpenetrating graphene network

本文由材料人编辑部黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

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