联系我们
当前位置:时时彩走势图怎么看 > 资讯中心 > Microbullets展示石墨烯的能量吸收能力
Microbullets展示石墨烯的能量吸收能力
发布日期:2018-05-16

莱斯大学最近发表的一项研究表明,石墨烯在吸收穿透射弹的能量方面比钢铁好10倍。 /

根据赖斯大学的科学家们通过用微小的小球对其进行微调来测试材料的性能,石墨烯的巨大优势似乎取决于它在破裂之前拉伸的程度。

二十年前发现的二维碳蜂窝被认为比钢强得多。但材料科学家埃德温“内德”托马斯的赖斯实验室甚至不需要接近一磅石墨烯即可证明该材料的平均耗散能量比钢材好10倍。

研究人员在最新一期的“科学”杂志上报道说,在多层石墨烯上发射微观弹丸可以让科学家们确定在纳米级渗透的难度 - 以及石墨烯在宏观应用中的强度。

托马斯建议他和他的研究小组开发的技术可以帮助测量各种材料的强度。

Thomas表示,虽然其他实验室已经广泛研究石墨烯的电子特性和拉伸强度,但没有人全面测量其吸收冲击的能力。他的实验室发现石墨烯同时具有刚性,强韧和弹性的能力,因此具有非常高的潜在用途,可用作防弹衣或用于屏蔽航天器。

该实验室率先推出了其激光诱导弹丸冲击试验(LIPIT),该试验利用激光的能量以极快的速度驱动微小金属离开吸收性金表面的另一侧。 2012年,他们首先使用LIPIT的早期版本来确定多嵌段共聚物的特性,该特性不仅可以阻止微小的微小颗粒,而且可以完全包住它们。

自那次研究以来,Thomas和首席作家Jae-Hwang Lee是Rice的前研究科学家,现在是马萨诸塞大学阿默斯特分校的助理教授,他们的技术已经加强了他们的技术,以极高的精度发射单个微观球体,速度接近每公里3公里第二,比AK-47的超速子弹要快得多。

研究人员建立了一个定制的舞台,以排列从大块石墨机械拉伸的多层石墨烯片。他们测试了从10到100纳米厚的薄片(多达300个石墨烯层)。然后,他们使用高速摄像头在撞击前后捕获弹丸图像,以判断其速度并查看显微镜图像中是否有损伤片材。

在任何情况下,3.7微米的球体都会刺破石墨烯。但不是一个整齐的洞,球体在撞击点周围留下了“花瓣”的断裂图案,表明石墨烯在破裂之前被拉伸。

“我们开始写关于花瓣的文章,但随着我们的进展,很明显这不是真的故事,”托马斯说,赖斯的乔治布朗工程学院的威廉和斯蒂芬妮病院长。 “子弹的动能与石墨烯相互作用,向前推动,拉伸电影并放慢速度。”

实验表明石墨烯是一种有弹性的膜,在刺破前约3纳秒时,将子弹的应力分布在由以撞击点为中心的浅锥体所确定的广阔区域内。拉伸应力不能比材料中的声速更快,在石墨烯中,它比空气中的声速(每秒1,125英尺)快得多。

“对于石墨烯,我们计算出每秒22.2公里的速度,这比任何其他已知材料都要高,”托马斯说。

当一个微小的圆柱体撞击石墨烯时,它产生的圆锥体的直径(通过对花瓣的后续检查确定)提供了测量石墨烯在破碎之前吸收多少能量的方式。

“保护游戏正在让压力分散到大面积上,”托马斯说。 “这是一场比赛。如果锥体可以以相当于射弹速度的可观速度移出,则应力不会局限于射弹之下。“

石墨烯片的受控分层可导致轻质的能量吸收材料。 “理想情况下,你会有很多独立的层,不是太远或太接近,因为负载从拉伸到压缩,”托马斯说。他表示,这将打破传播影响的目的。

他预计LIPIT将被用于测试许多实验材料。 “在你扩大项目之前,你必须知道什么会起作用,”他说。 “LIPIT让我们开发快速方法来测试纳米材料并找到有前途的候选人。我们正在向NASA和军方证明这些微观测试与宏观性能有关。“

该论文的共同作者是Rice研究生Phillip Loya和Jun Lou,他是材料科学和纳米工程的副教授。减少国防威胁机构和韦尔奇基金会支持这项研究。

出版物:Jae-Hwang Lee等人,“通过超音速弹丸渗透的多层石墨烯的动态力学行为”,Science 28 Novber 2014: 346没有。 6213第1092-1096页; DOI:10.1126 / science.1258544

来源:莱斯大学Mike Williams

图片:托马斯研究集团