提起碳材料，我们会想起黑不溜秋的煤炭，铅笔中常用的石墨，具有充电五分钟，通话两小时的石墨烯和号称世上最坚硬的金刚石。而这些只是碳材料家族的冰山一角。
近期，中国科学技术大学俞书宏院士团队受“足弓”和“弓弩”等结构启发，研究出一种微结构如煎饼果子里的“薄脆”一般的神奇材料，这种材料被称为“碳弹簧”。这种形如薄脆的材料轻似海绵，弹性伸缩如弹簧，可耐从-100℃-350℃的极端温度，被认为是制造智能磁性和振动传感器的理想材料，有望用于外太空探测。该研究发表于《先进材料》。
研究人员发现天然碳材料“刚而不柔”，虽具有轻，耐高温等性质，就如人工合成的多孔碳材料一样，能导电，但是其“脆”性限制了应用。为了改善使得多孔碳具有“刚柔并济”的特性，俞书宏团队巧妙借鉴人类“足弓”结构。
在观察人体的神奇结构时，我们发现我们的脚是由骨骼、肌腱、肌肉等组成的拱形结构，这种结构即坚固轻巧，又具有弹性好，可以承受压力及缓冲震荡。这给予我很大的启发，所以我们采用双向冰模板技术，构筑一种由“微拱结构”堆叠成的多孔碳材料。
研究人员根据结构将其命名为“碳弹簧”，这种材料的柔韧性极佳，即使被拉长自身的1.2倍或压缩到五分之一，该材料依旧可以复原。令人振奋的是，它还可以承受-100℃-350℃的温度，性能远超天然碳材料的性能。
据俞书宏院士介绍，这种材料可以应用到极端天气下的传感器，如可探测到0.4毫特斯拉的微小磁场的新型磁性和检测每秒1000次、振幅0.5%的高频微小振动的振动传感器。极端条件下工作的传感器在外太空探测中或许有所帮助。
那么这种材料为何具有“刚柔并济”的性质呢？
研究人员说，我们通过原位扫描电镜观察“碳弹簧”，发现其内部呈现“波浪形”层叠结构，结构很像煎饼果子里的薄脆。虽然薄脆很脆，但由于“碳弹簧”的内部的微拱形单元厚度仅约100nm，却出现跨度约100um的厚度，上千倍的跨度厚度比或许就是这种材料的神奇之处。
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