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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)成功研制出一種兼具高可壓縮性和可拉伸性的超彈性全碳多孔材料“碳彈簧”，獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和性能使其成為制造智能振動(dòng)和磁性傳感器件的理想材料，所獲得的傳感器件甚至能在極端溫度環(huán)境下（-100℃到350℃）有效地發(fā)揮作用。該成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

此前，該團(tuán)隊(duì)受人類“足弓”的宏觀彈性拱形結(jié)構(gòu)啟發(fā)，借助他們發(fā)展的雙向冰模板技術(shù)，成功構(gòu)筑了由微拱結(jié)構(gòu)單元有序堆疊構(gòu)成的全碳多孔材料。近來(lái)，他們?cè)俅螐摹肮钡膹椥宰冃螜C(jī)制中獲取靈感，通過(guò)深入研究表明，引入的這種獨(dú)特的長(zhǎng)程有序?qū)訝钗⒐敖Y(jié)構(gòu)，不僅可以解決多孔碳材料的壓縮脆性問(wèn)題，而且可以有效解決其拉伸脆性問(wèn)題。這種“碳彈簧”可以在大應(yīng)變范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可逆的拉伸和壓縮形變，并能完全回彈，類似于真正的金屬?gòu)椈伞４送?，研究人員通過(guò)結(jié)合原位掃描電鏡觀察和有限元模擬，證實(shí)了其彈性變形機(jī)制。

基于該“碳彈簧”的獨(dú)特變形機(jī)制和機(jī)械性能以及良好的導(dǎo)電性，研究人員將其作為關(guān)鍵部件，成功研制了可檢測(cè)微小振動(dòng)的應(yīng)變傳感器件，并能對(duì)多種復(fù)雜的振動(dòng)模式作出靈敏響應(yīng)，其中包括模擬的地震波振動(dòng)。

此外，研究人員通過(guò)預(yù)先將四氧化三鐵納米粒子共組裝到材料框架中，獲得了可被磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的磁性碳彈簧。該磁性碳彈簧也可被用作關(guān)鍵部件，進(jìn)而制造成了一種新型磁性傳感器件。該磁性傳感器可靈敏地探測(cè)到小至0.4 毫特斯拉的微小磁場(chǎng)。這兩種傳感器件均可以在極端溫度環(huán)境中穩(wěn)定地發(fā)揮作用，這種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使其有可能被應(yīng)用到外太空探測(cè)任務(wù)中。（桂運(yùn)安）