微观拱形使脆弱碳材料具备弹簧似的韧性

最近，《自然通讯》报道了一种轻质复合材料，它能在重复的大压缩应变下保持类似弹簧的弹性和可恢复性。该材料由通过脆性无定形碳结合牢固的石墨烯片而形成的薄层堆叠而成，并且这些薄层彼此连接并且具有松散的间隙。该材料的制备方法使每一薄层都起皱并形成微观的拱形，就像工程设计、建筑和人体骨骼中的类似结构一样，从而增强了整个材料的可压缩性、弹性和抗损伤性。

人们一直在研究轻质结构材料，包括碳基材料，以通过成分和结构控制获得不同的机械性能组合，从而实现不同的用途。中国科技大学的俞叔洪和他的同事们表明，尽管复合材料主要由易碎的碳材料组成，但是如果将微拱作为结构元件嵌入，复合材料可以在高压下实现弹性和可恢复性，并且能量损失低。数万倍，甚至一百万倍的高压(高达50%)仍能表现出稳定性，而不会对材料的性能和结构造成明显损害。

研究人员认为，一些更大尺度的宏观结构有望为设计具有微观尺度和多层次结构的复合材料提供有益的启示，例如通过3D打印。