科技日報記者 劉霞
一個國際科研團(tuán)隊最近合成了一種名為單層無定形碳（MAC）的新型二維材料，并從原子結(jié)構(gòu)上對其性質(zhì)進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，這種材料韌度達(dá)到石墨烯的8倍，不易斷裂，為二維材料研究及新型材料設(shè)計開辟了新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《物質(zhì)》雜志。
MAC由新加坡國立大學(xué)科學(xué)家合成。為了深入研究MAC這種納米復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)上是如何應(yīng)對裂紋擴(kuò)展的，美國萊斯大學(xué)科學(xué)家使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行了觀察。他們發(fā)現(xiàn)，與石墨烯一樣，MAC也是一種單原子厚的二維材料。但不同之處在于，石墨烯內(nèi)部的原子排列成有序（結(jié)晶態(tài)）的六方晶格；而MAC內(nèi)部則兼具結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。正是這種復(fù)合結(jié)構(gòu)賦予了MAC超凡的韌性，可以防止裂紋傳播，使材料不易碎裂。
美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家則進(jìn)行了分子動力學(xué)模擬，在原子尺度上對材料進(jìn)行了放大觀察，以了解結(jié)晶和非晶區(qū)域的混合如何影響材料的斷裂。
二維材料在高科技領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景，如更快更高效的電子產(chǎn)品、高容量儲能設(shè)備、先進(jìn)傳感器、可穿戴設(shè)備等。然而，這些材料極易破碎，限制了其在現(xiàn)實中的應(yīng)用潛能。MAC基于結(jié)構(gòu)的增韌策略或許也適用于其他二維材料，有助科學(xué)家設(shè)計出更多性能優(yōu)異的先進(jìn)材料。
