鋼筋混凝土結構是土木工程中一種安全可靠的結構。日前,萊斯大學的“鋼筋石墨烯”由幾個多環紋層碳納米管打造而成。 在此前工作中,這個研究團隊已創建了三維石墨烯泡沫,并已使用納米管來強化常規的準二維石墨烯。
這項研究的首席研究員 James Tour表示:“我們研發了石墨烯泡沫,但對于我們所設想的應用來說,它還不夠堅固,所以使用碳納米管來強化它是很自然的事情。”
研究團隊將納米管與粉末狀鎳催化劑和糖混合以獲取碳。然后將該物質的干燥顆粒在螺絲釘形狀的鋼模中壓制,通過化學氣相沉積法將糖中的碳轉化為石墨烯。除去殘留的少量鎳,最終形成純碳螺絲釘形狀的石墨烯泡沫。
將其放在電子顯微鏡下觀察時,研究人員可以看到納米管的外層已開始“解壓”,并與石墨烯結合,這使得材料能夠支撐超過其自身重量3000倍的負載,而不會受到永久損壞。即使重量超過其自身8500倍,也只有25%的結構會永久變形。相比之下,沒有納米管結構支撐的石墨烯泡沫僅能支撐其自身重量約150倍的負載。
這項研究發表在《美國化學會-應用材料與界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)期刊上。