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：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：“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源并沒有關(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。稱為氣凝膠的石墨烯支架則是利用稱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：“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)。

 

　　就目前來看，未來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改變其晶體結(jié)構(gòu)來完成，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。