多孔碳材料因其廣泛的應用，一直是材料科學領(lǐng)域的研究熱點。機械柔韌性是決定其實際應用過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性的關(guān)鍵因素。經(jīng)過過去幾十年的大量研究，多孔碳材料的壓縮脆性問題得到了很好的解決，多種高度可壓縮的彈性多孔碳材料被成功制備。然而，由于三維多孔的碳網(wǎng)絡之間連接非常脆弱，如何研制出具有可逆拉伸性能的多孔碳材料仍然是一個大的挑戰(zhàn)。 sgGA0af  
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近日，中國科大俞書宏院士團隊成功研制出一種兼具高度可壓縮性和可拉伸性的超彈性全碳多孔材料，研究人員稱其為“碳彈簧”。其獨特的微觀結(jié)構(gòu)和性能使其成為制造智能振動和磁性傳感器件的理想材料，所獲得的傳感器件甚至能夠在極端溫度環(huán)境下（-100到350 °C）有效地發(fā)揮作用。該研究成果以“A Highly Compressible and Stretchable Carbon Spring for Smart Vibration and Magnetism Sensors”為題發(fā)表在Advanced Materials上。我校副研究員高懷嶺和博士生王澤宇、崔晨為論文的共同第一作者。 ]+3M\ ib  
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在此之前，該團隊的研究人員受人類“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，實現(xiàn)了高度可壓縮性和超彈性（Nat. Commun. 2016, 7, 12920）。近來，他們再次從“弓”的彈性變形機制獲取靈感，通過深入研究表明，引入的這種獨特的長程有序?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題，同時還可以有效解決其拉伸脆性問題。基于此，研究人員成功研制出這種“碳彈簧”，該碳彈簧可以在-60%至80%的大應變范圍內(nèi)實現(xiàn)可逆的拉伸和壓縮形變，并能完全回彈，類似于真正的金屬彈簧，這種彈性特性使其與幾乎所有先前報道的多孔碳材料區(qū)分開來（圖1）。此外，研究人員通過結(jié)合原位掃描電鏡觀察和有限元模擬，證實了其彈性變形機制。 ]1W