由中国北京航空航天大学和德克萨斯大学达拉斯分校的科学家领导的一个国际研究小组开发出了高强度、超韧的碳片，这种碳片可以在低温下以低廉的成本制造出来。
该团队通过化学方法将石墨薄片拼接在一起碳这种石墨与普通铅笔软芯中的石墨相似。这种制造过程产生了一种机械性能超过碳纤维复合材料的材料，目前在各种商业产品中使用碳纤维复合材料。
“这些薄板可能最终会取代昂贵的碳纤维复合材料，从飞机和汽车车身到风车叶片和运动设备，”Ray Baughman博士说，他是达拉斯大学的Robert A. Welch化学杰出主席和Alan G. MacDiarmid纳米技术研究所的主任。鲍曼是一篇文章的通讯作者，这篇文章描述了本周发表在网上的材料美国国家科学院院刊．
如今的碳纤维复合材料价格昂贵，部分原因是碳纤维是在极高的温度下生产的，可超过2500摄氏度(约4500华氏度)。
通讯作者、北京航空航天大学化学教授程群峰博士说:“相比之下，我们的工艺可以使用从地下廉价挖出的石墨，并在低于45摄氏度(113华氏度)的温度下加工。”“这些薄板在所有平面方向上的强度都与层状碳纤维复合材料相匹配，它们在失效前吸收的机械能比碳纤维复合材料高得多。”
石墨由血小板组成，血小板由层层堆叠而成石墨烯．石墨烯只是一层碳原子，排列的模式看起来像铁丝网，每个六边形的网格是由六个碳原子组成的。
程说:“虽然科学家可以通过高温加工连续制造出大块的石墨烯，并证明这些石墨烯具有显著的强度，但仅仅通过大面积堆积石墨烯薄片来制造厚石墨是不切实际的。”“人们需要堆叠大约15万张石墨烯片，才能制作出一根头发粗细的石墨烯片。”
研究人员从天然珍珠层中找到了灵感，也被称为珍珠母贝，它赋予了一些贝壳力量和韧性。珍珠层由平行的血小板组成，这些血小板由薄薄的有机材料层连接在一起，类似于墙壁上的砖由砂浆连接在一起的方式。
鲍曼说:“我们不用机械地堆起大面积的石墨烯片，而是将微米大小的石墨片氧化，这样它们就可以分散在水中，然后将分散物过滤，以低成本制作定向氧化石墨烯片。”这一过程类似于通过过滤纤维浆液手工制作纸张。
他说:“在这个阶段，这些薄片既不坚固也不坚韧，这意味着它们在破裂前无法吸收太多能量。”“我们使用的技巧是使用顺序渗透的桥接剂将这些薄片中的血小板缝合在一起，桥接剂将重叠的相邻血小板连接起来，并将氧化的氧化石墨烯转化为石墨烯。这一进展的关键是我们的桥接剂通过共价化学键和范德华键的形成单独发挥作用。”
这篇论文的主要作者、北京航空航天大学博士生万思杰说，含有桥接剂的薄膜比不含桥接剂的薄膜强4.5倍，韧7.9倍。“与碳纤维复合材料不同，它不需要聚合物基体，”他说。
而床单贵碳纤维复合材料可以在所有板平面方向上提供相似的强度，它们在断裂前可以吸收的能量大约是我们的顺序桥接石墨烯薄片的三分之一，”Wan说。“因为我们的床单是在低温，它们的成本很低。除了展示高表强度、韧性和抗疲劳性，它们具有很高的导电性，并能屏蔽电磁辐射。这些特性使得这些顺序桥接的石墨烯薄片对未来可能的应用非常有吸引力。”
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