中科大研发碳纳米组装体仿生材料

日前从中科大获悉，该校俞书宏教授课题组与吴恒安教授课题组合作，成功设计制备出超弹性、耐疲劳宏观尺度的碳纳米组装体仿生材料。研究成果在线发表在《自然·通讯》上。这种新材料有望用于某些特种条件下力学传感和探测等领域，例如地震波检测、外星球探测车传感部件等。

轻质低密度和可压缩型耐疲劳结构材料具有极其重要的应用价值，可压缩性、回弹性和抗疲劳性是决定这类材料性能和应用的主要因素。为提高这些性能指标，研究人员采取的主要策略包括设计特殊的多孔结构，或采用柔性而强健的结构成分。目前，尽管此类材料可以实现较大程度的可压缩性，但在反复的大形变压缩过程中，材料内部微结构很容易发生永久性受损或断裂。

受人类足弓等常见弹性拱结构启发，俞书宏课题组通过巧妙的设计，成功制备出一种连拱结构的碳纳米组装体材料。该材料虽然由脆性易碎的无定型碳-石墨烯复合物构筑而成，却同时实现高水平的可压缩性、超弹性及抗疲劳性：压缩90%形变后可完全恢复原状;具有如弹簧一样的极快回弹速度(580毫米/秒)，远超过国际已报道170毫米/秒的最高水平;每次压缩循环中的能量损耗仅为其受压过程总存储能量的20%，明显低于国际已报道30%至80%的常规水平;20%形变压缩100万次仍能维持结构与性能稳定，优于国际已报道15%形变压缩50万次和6%形变压缩100万次的水平。