超高強度構造材料のための曲率勾配グラフェン超構造の蒸発鋳造

要旨 現代の製造において、構造材料の加工は強靭でテーラーメイドの精密な部品を多様な産業用途に適した形で創出するための重要な役割を果たしています。しかし、現在の材料形成技術は内部応力や欠陥のために課題に直面しており、機械的特性や加工精度が大幅に低下しています。ここでは、曲率勾配を持つグラフェン超構造に向けた加工戦略を開発し、厳密に設計された機能形状を持つ強靭な構造材料を製造できるようにします。この構造は、同軸曲率中心に配置されたアーク状のグラフェンナノシートのアセンブリで構成されています。脱水を基にした蒸発鋳造プロセス中、アセンブリは毛細管効果により締め付けられ、局所的な曲がりを誘発します。軸中心間距離と傾斜角を精密に調整することで、得られた構造の形状を正確に制御します。特に、内部応力を利用して設計されたほぞ穴およびほぞ構造を強化し、最大約200 MPaの高い結合強度を実現します。この革新的なアプローチは、現在の材料形成技術が直面する課題に対処し、強靭で精密な形状の部品の製造に向けて新たな可能性を開きます。