應用再拓展,MIT 發現針狀奈米鑽石可像橡膠般拉伸彎曲

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 24 日 21:00 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

鑽石向來以地球上最堅硬的天然材料而聞名,而這種強度也為鑽石帶來了難以變形的脆性特質,但最近麻省理工和香港、新加坡和南韓的研究人員發現,當鑽石以非常細小的針體形狀存在時,便可以被拉伸、彎曲且恢復到原來的形狀,就像是橡膠一樣。



雖然談到鑽石,人們第一時間聯想到的會是珠寶首飾,但鑽石的應用可遠不僅於此。研究人員指出,奈米鑽石可以在許多設備中用來感測或儲存數據,在具有生物相同性(biocompatible)的情況下,也可以用來體內成像或進行藥物輸送。

在這項研究中,團隊先是使用化學氣相沉積(CVD)來成長鑽石,然後再將其蝕刻成針狀,外觀看來就像是牙刷的刷毛尖端,只是更為密集且更為細小,尺寸約只有幾百奈米。

接著團隊再使用了標準措施測量了針狀奈米鑽石的彈性限度,並自後續計算中確定了可承受的精確應力與應變,一般鑽石雖然堅固,但只能承受低於 1% 的應變而不會斷裂,但團隊發現針狀的奈米鑽石可以承受的拉伸應變達到了 9%。

當晶體材料彎曲時,它會改變許多機械性質,包含熱、光、磁、電、電子及化學等各方面的特性,而鑽石也是相同的,運用這些改變的性質,科學家便能透過彈性應變工程(elastic strain engineering)為特定應用提供適用的材料。

在並未參與研究的西北大學環境與機械工程教授黃永剛看來,這種在過去被歸類為「硬脆材料」的鑽石上超大彈性變形空間的驚人發現,為未來許多領域都開創了前所未有的可能性。

「透過量子力學的計算,我們知道當彈性應變超過 1% 時材料便會出現明顯的性能變化,而隨著鑽石的可控應變範圍擴展為 0 至 9%,我們預計令人驚訝的性能轉變將會出現。」

這項發現目前已發表在《科學》期刊(Science)中。

(首圖來源:MIT

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