高性能块状石墨由于其显著的热稳定性和高温力学性能，被认为是最重要的超高温结构材料。然而，高性能石墨的这些优点的获得通常需要一些长期的、苛刻的高温处理，这不仅会导致能量消耗，而且在高温环境下易造成窑具机械性能的损失。
近日，生环学院余辉博士与东华大学、海南大学科研团队受到洋葱多层重叠包覆结构的启发，共同研发了一种洋葱仿生结构碳球（洋葱碳）强化的石墨块体，并将研究成果发表至《Carbon》杂志。洋葱碳对鳞片状石墨的钉扎现象打破了应力分布的连续性，并提高了高性能石墨的最大承载能力，使得材料无需经过目前高性能石墨所必需的苛刻的高温处理，就具有超过 93% 的石墨化度和优异的抗弯强度（100 MPa），远远优于主流的商业石墨。另外洋葱碳强化的高性能石墨还具有优异的导热性（室温下大于 125 W/m·K），加上这种结构为高性能石墨内部的电子提供了3D 路径，因此所生产的材料具有显著的导电性。这项工作对传统而重要的石墨材料提出了新的见解，并且为洋葱结构强化其他碳材料的研究提供了新的思路。
高性能石墨的热电性能数据图
洋葱碳强化石墨块的研究让我们不禁感叹大自然的鬼斧神工，生物体的精致结构和卓越功能成为高性能材料的杰出设计灵感。从蜻蜓翅膀的微观纹理到蜘蛛丝的强度，大自然以无与伦比的创意和优雅构造出了迷人的生物工程奇迹。这些精妙的设计不仅激发了科学家和工程师创造新材料和技术的灵感，也让我们对自然的美与智慧充满敬畏之情。
《Carbon》为材料领域顶级期刊，创刊于1963年，已被国际重要权威数据库 SCI 收录，2022年影响因子10.9 ，中科院分区：工程技术 1区（Top）。该期刊是一个国际多学科论坛，旨在交流碳材料领域的科学进展，该杂志报道了与碳的形成、结构、性质、行为和技术应用相关的重要发现，主要应用领域包括光催化、吸波、锂电池等。
（供稿：余辉/ 一审一校：邓思宇/ 二审二校：李建英/ 三审三校：田双）
