【重庆科技报】我国研制出仿生超弹性碳材料“碳弹簧”

近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队成功研制出一种兼具高度可压缩性和可拉伸性的超弹性全碳多孔材料，研究人员称其为“碳弹簧”。其独特的微观结构和性能使其成为制造智能振动和磁性传感器件的理想材料，所获得的传感器件甚至能够在极端温度环境下有效地发挥作用。

研究人员受人类“足弓”的宏观弹性拱形结构启发，成功构筑了由微拱结构单元有序堆叠构成的全碳多孔材料，通过深入研究表明，这种独特的长程有序层状微拱结构，不仅可以解决多孔碳材料的压缩脆性问题，同时还可以有效解决其拉伸脆性问题。基于此，研究人员成功研制出“碳弹簧”，该碳弹簧可以在-60%~80%的大应变范围内实现可逆的拉伸和压缩形变，并能完全回弹，类似于真正的金属弹簧。

由于碳弹簧的独特变形机制和机械性能，以及良好的导电性，研究人员将其作为关键部件，成功研制了可检测微小振动的应变传感器件，其应变检测限至少为±0.5%，可检测的最高振动频率至少为1000Hz，并能对多种复杂的振动模式做出灵敏的响应。不仅如此，研究人员还制备出可被磁场驱动的磁性碳弹簧。该磁性碳弹簧可被用作关键部件，制造出一种新型磁性传感器件，可探测到小至0.4mT的微小磁场。这两种传感器件均可以在-100~350℃的极端温度环境中稳定地发挥作用，这种独特优势使其应用到外太空探测任务中成为可能。（本报综合）