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MIT發現針狀奈米鑽石可像橡膠般拉伸彎曲
鑽石向來以地球上最堅硬的天然材料而聞名﹐而這種強度也為鑽石帶來了難以變形的脆性特質﹐但最近麻省理工和香港﹑新加坡和南韓的研究人員發現﹐當鑽石以非常細小的針體形狀存在時﹐便可以被拉伸﹑彎曲且恢復到原來的形狀﹐就像是橡膠一樣。雖然談到鑽石﹐人們第一時間聯想到的會是珠寶首飾﹐但鑽石的應用可遠不僅於此。研究人員指出﹐奈米鑽石可以在許多設備中用來感測或儲存數據﹐在具有生物相同性(biocompatible)的情況下﹐也可以用來體內成像或進行藥物輸送。在這項研究中﹐團隊先是使用化學氣相沉積(CVD)來成長鑽石﹐然後再將其蝕刻成針狀﹐外觀看來就像是牙刷的刷毛尖端﹐只是更為密集且更為細小﹐尺寸約只有幾百奈米。
接著團隊再使用了標準措施測量了針狀奈米鑽石的彈性限度﹐並自後續計算中確定了可承受的精確應力與應變﹐一般鑽石雖然堅固﹐但只能承受低於1%的應變而不會斷裂﹐但團隊發現針狀的奈米鑽石可以承受的拉伸應變達到了9%。當晶體材料彎曲時﹐它會改變許多機械性質﹐包含熱﹑光﹑磁﹑電﹑電子及化學等各方面的特性﹐而鑽石也是相同的﹐運用這些改變的性質﹐科學家便能透過彈性應變工程(elastic strain engineering)為特定應用提供適用的材料。
在並未參與研究的西北大學環境與機械工程教授黃永剛看來﹐這種在過去被歸類為「硬脆材料」的鑽石上超大彈性變形空間的驚人發現﹐為未來許多領域都開創了前所未有的可能性。透過量子力學的計算﹐我們知道當彈性應變超過1%時材料便會出現明顯的性能變化﹐而隨著鑽石的可控應變範圍擴展為0至9%﹐我們預計令人驚訝的性能轉變將會出現。
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