在我們的常識(shí)里，任何材料在拉伸狀態(tài)下肯定會(huì)變薄，不論是金屬、塑料還是泥巴，但是往往就有這種逆天的材料挑戰(zhàn)我們的認(rèn)知。磷烯是一種自帶光環(huán)的神奇材料，具有很多優(yōu)異的性能，某些方面甚至超過(guò)石墨烯，近期，美國(guó)普渡大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)磷烯會(huì)在拉伸作用下變厚的奇異特性，—這與大多數(shù)材料的特性相反——這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒁I(lǐng)納米材料基礎(chǔ)科學(xué)研究新方向。
磷烯的分子結(jié)構(gòu)示意圖
近期，美國(guó)普渡大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種材料會(huì)在拉伸作用下變厚的奇異特性，—這與大多數(shù)材料的特性相反——這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒁I(lǐng)納米材料基礎(chǔ)科學(xué)研究新方向。這種有悖常理的現(xiàn)象稱為負(fù)泊松比特性，研究人員已針對(duì)此特性進(jìn)行了廣泛的研究，未來(lái)這種工程材料可能會(huì)應(yīng)用于醫(yī)療、組織工程學(xué)、防彈衣和“強(qiáng)化護(hù)甲優(yōu)化處理”等領(lǐng)域。
這種負(fù)泊松比行為是研究人員在研究一種從黑磷中剝離出的二維材料磷烯時(shí)發(fā)現(xiàn)的。泊松比是材料的基本力學(xué)性能之一，泊松比描述了材料在拉伸作用下發(fā)生的物理變化。大多數(shù)材料會(huì)在拉伸作用下變薄，在壓縮作用下變厚，此類(lèi)自然現(xiàn)象我們通過(guò)正泊松比來(lái)表示。
“從理論上來(lái)說(shuō)，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)泊松比，但目前為止，除了某些人造結(jié)構(gòu)外，我們并未在任何自然材料中發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，”論文作者、普渡大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系教授葉培德教授指出。“在此，我們將展示自然材料黑磷的負(fù)泊松比現(xiàn)象。”
9月23日《納米快報(bào)》在線發(fā)表的研究報(bào)告詳細(xì)闡述了這一研究結(jié)果。
葉培德教授指出：“目前為止，因?yàn)闇y(cè)量負(fù)泊松比材料的內(nèi)部形變存在巨大的困難，尤其是在原子水平下幾乎無(wú)法測(cè)量，因此，負(fù)泊松比現(xiàn)象仍缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)”。
本研究由普渡大學(xué)探索園區(qū)的Birck納米技術(shù)中心執(zhí)行，研究人員利用拉曼光譜技術(shù)記錄了磷烯的負(fù)泊松比現(xiàn)象。
研究人員重點(diǎn)探索材料的特殊折疊晶體結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，原子以波浪的形式排列。例如硅元素，這種材料具有帶隙，是開(kāi)啟或關(guān)閉電子線路所需的半導(dǎo)體的必要特性。這種材料也具有較高的“載流子遷移率”，因此導(dǎo)電性更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)應(yīng)用。
該課題組未來(lái)將進(jìn)一步研究石墨烯等二維材料是否存在負(fù)泊松比現(xiàn)象。
小烯評(píng)論
不得不再次感嘆我二維材料大家族真是奇人輩出啊！硅烯、磷烯、石墨烯各個(gè)身懷絕技！讓我們開(kāi)個(gè)腦洞，如果用磷烯材料制成防彈衣，當(dāng)受到子彈沖擊的時(shí)候自動(dòng)變厚，抵消沖擊力，多么完美！如果石墨烯也有這個(gè)神奇的性能該多好，一切皆有可能，不是么？
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