新加坡剑桥高等研究和教育中心，新加坡剑桥高等研究和教育中心 无序三维石墨烯网络(1
5 g/cc，密度与木炭相似)
显示为由石墨烯环构成的表面网格，曲率颜色为红色，代表鞍形，蓝色代表碗形
信用:雅各布·马丁 无序三维石墨烯是存在于电池、水过滤器、防毒面具、高温陶瓷、电化学传感器和绝缘材料中的碳材料
它们还有更特殊的用途，比如保护帕克太阳能探测器飞船在接近太阳时不被烧毁
后来推导出脱氧核糖核酸螺旋几何的科学家罗莎琳德·富兰克林在1951年首次发现了这类材料
大多数含碳材料受热时会形成小的石墨烯层状区域
在进一步加热到数千度时，她发现(令她惊讶的是)碳完全不愿意转变成最稳定的碳石墨形式，使其处于极度亚稳定状态
对这种不愿意石墨化的解释主要集中在结构内的交联、打结的带状结构或者将薄片弯曲成碗状或鞍状几何形状
然而，实验无法将这些建议分解并组合成纳米结构的连贯模型
澳大利亚柯廷大学和剑桥大学的研究人员已经在《物理评论快报》上公布了富兰克林问题的可能解决方案
他们利用澳大利亚的帕塞超级计算机进行大规模模拟，自组装出迄今为止最大、最精确的无序三维图形网络
为具有碗状、鞍状和带状石墨烯片的无序三维石墨烯提出了新的纳米结构
增加密度的螺旋位错允许网络的缠绕和分层
信用:雅各布·马丁 他们开发了一种测量网络整体曲率的新方法，并发现在所有密度下，都会出现多余的鞍形石墨烯片
这些鞍形是由六边形石墨烯网络中的7-或8-元环的整合引起的
这种翘曲使它可以三维连接，研究人员认为这是材料转化为石墨的阻力的原因
富兰克林的层状石墨烯小区域怎么样？研究人员发现，随着材料密度的增加，石墨烯片像螺旋楼梯一样缠绕
这种螺旋或螺旋缺陷在石墨中是众所周知的，但在这些无序的材料中没有被提出
发现了许多其他缺陷，解决了石墨烯网络弯曲和分层的许多问题
无序三维石墨烯中观察到的五种缺陷中的三种
信用:雅各布·马丁 这些结果为理解和设计碳材料在超级电容器、碳纤维和高温陶瓷应用中的应用开辟了可能性
然而，需要做更多的工作来从实验上证实该模型的某些方面
就新的应用而言，研究人员建议碳材料可以针对给定的产品进行拓扑调整和优化
例如，对于制造电池和电极具有特殊工业重要性的无序碳可以转化为石墨(而不是依靠不可持续的采矿方法)
柯廷碳小组使用柯廷HIVE沉浸式显示器可视化大规模碳网络
信用:推特
com/Curtinhive/status/999853141267890180？s=20 这显示了无序的三维石墨烯表面上的角度缺陷，这是曲率的一种度量
红色代表负曲率，蓝色代表正曲率
信用:雅各布·马丁 与富兰克林后来在脱氧核糖核酸方面的工作有着令人愉快的联系，因为她早期关于碳材料不可石墨化问题的解决方案也可能在于拓扑学和著名的螺旋结构
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
