多孔的3D石墨烯，或成為最強最輕的新材料？

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如今，被認為是所有材料中，強度最高的就是二維形式的石墨烯。即使如此，可是要將二維的強度轉換到實際中來，製成可被利用的三維材料，仍然具有相當的挑戰性，也是數十年來困擾科研人員的難題。可是近期在麻省理工的一組工程師研究的一項科研項目中，成功設計出一種三維材料，其密度只有鋼的5%，可是強度卻超過鋼的十倍有餘。一舉成為現在已知的，最強的輕量化材料之一。

經過對種材料小到原子層面上的特性進行試驗研究，研究人員創造出一個數學模型，能確切的預估試驗結果。為了更好地測試這種材料，他們用純商用塑料3D列印出了模型，然後對其進行各種壓縮試驗，來驗證這種材料在碎裂前能承受多大的壓力。他們用同種材料製成兩個不同的多孔螺旋曲面，兩者的區別在於，材料壁的厚度，一個更厚，一個稍薄。

在對這兩個曲面實施壓力的時候，它們兩有完全不同的反應，稍薄的、更有彈性的模型在壓力的不斷加強下，是慢慢的瓦解。更厚、更剛硬的模型能儲存更多畸變的能量，到臨界值時，在一次劇烈的「爆炸」中釋放出來。

經過這個實驗，可以知道這樣的新三維結果的關鍵性質，在於它的特殊的幾何構造，而不在材料本身。所以，類似的高強度輕量化材料或許可由不同原材料製成，但是幾何特性可以相似。稍加改變幾何結構，其力學性質便能調整，那麼在實際應用中就可以用到這個原理。

強度高的輕量化結構性材料可以應用到許多地方，比如汽車、建築甚至是飛機以及其他的大型結構上，因為這種材料的形狀很特殊，為連續的、多孔的，並且其表面積很大，也可能在過慮設施和能量儲存系統中應用。由此看來，關於它的應用，可謂是相當寬廣。

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