該復(fù)合材料是由氧化鋁陶瓷納米層與石墨烯組合，其中，石墨烯是一種極薄的碳片。盡管陶瓷和石墨烯都是脆性的，但是新的超性能材料具有蜂窩微結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使新復(fù)合材料具有超彈性和保證結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。超材料設(shè)計(jì)特征鮮明，其具有的圖案或元素都是以納米級(jí)或十億分之一米的尺度設(shè)計(jì)的，而且意旨于為各種潛在應(yīng)用提供新的特性。

 

　　石墨烯在暴露于高溫下時(shí)，通常情況下都會(huì)發(fā)生降解的現(xiàn)象，但陶瓷具有高耐熱性和阻燃性，所以制作飛機(jī)的防熱罩時(shí)，這些性能很可能是有用的。而這種新的復(fù)合材料因其具有輕質(zhì)，高強(qiáng)度和減震性能，所以可以使用其作為柔性電子設(shè)備和“大應(yīng)變傳感器”良好的基礎(chǔ)材料。普渡大學(xué)工業(yè)工程學(xué)院副教授程嘉誠(chéng)說(shuō)：因?yàn)檫@種新的復(fù)合材料具有高導(dǎo)電性，而且是絕佳的絕熱材料，所以它可以用作阻燃，隔熱涂層，以及將熱量轉(zhuǎn)換成電的傳感器裝置。他又表示“這種材料比羽毛輕，密度也是非常低，而且它具有非常高的強(qiáng)度重量比。”

 

　　其關(guān)于新復(fù)合材料性能的更詳細(xì)介紹可以參考于5月29日發(fā)表在“AdvancedMaterials”雜志的研究論文。而本文則是由普渡大學(xué)，蘭州大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作完成的。而且自然研究資料雜志發(fā)表了關(guān)于這項(xiàng)工作的研究熱點(diǎn)。

 

　　程教授表示：“目前陶瓷元件的高耐熱性和阻燃性等突出特點(diǎn)已在熱保護(hù)皮、智能傳感器、電磁波吸收和防腐蝕涂層等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

 

　　然而，陶瓷基材料存在著一些根本的研究瓶頸，這些瓶頸阻止它們用作功能或結(jié)構(gòu)元件的普遍應(yīng)用。

 

　　程教授說(shuō)：“在本文，我們講述了一種多功能陶瓷-石墨烯超材料，其具有顯微結(jié)構(gòu)的超彈性和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性。為實(shí)現(xiàn)這特性，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)層疊的蜂窩結(jié)構(gòu)，且這種分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)是由基本彈性單元的多層細(xì)胞壁組裝的。這種超性能材料同時(shí)表現(xiàn)出一系列多功能性能，但是這多功能性能來(lái)源并沒(méi)有關(guān)于陶瓷和陶瓷-基體復(fù)合結(jié)構(gòu)的報(bào)道。”

 

　　復(fù)合材料是由夾在陶瓷層之間的石墨烯互連電池制成的。稱(chēng)為氣凝膠的石墨烯支架則是利用稱(chēng)為原子層沉積的工藝與陶瓷層之間進(jìn)行的化學(xué)鍵合。

 

　　程教授說(shuō)：“我們很謹(jǐn)慎的控制石墨烯氣凝膠的幾何形狀，并且然后我們會(huì)沉積非常薄的陶瓷層。其中，這種氣凝膠的機(jī)械性能是多功能的，而且其非常重要的。也正是我們的這項(xiàng)工作，有可能使石墨烯成為功能性更強(qiáng)的材料。”他還表示，這個(gè)過(guò)程很可能會(huì)擴(kuò)展到大規(guī)模的生產(chǎn)制造業(yè)。

 

　　就目前來(lái)看，未來(lái)的工作將包括提高材料性能的研究，而這我們或許可以通過(guò)改變其晶體結(jié)構(gòu)來(lái)完成，其中，為了調(diào)節(jié)材料性能，我們可以擴(kuò)大制造和對(duì)其微結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。