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科学家找到揭开最强材料奥秘的方法

科学家找到揭开最强材料奥秘的方法

俄罗斯卫星通讯社

俄罗斯车里雅宾斯克国立大学的科学家与中国和沙特阿拉伯的科研人员共同研发出一种预测石墨烯薄膜特性的方法。石墨烯薄膜是目前已知的用于电子、医学领域的最坚固材料，也是许多工业领域的原材料。科学家认为，他们的研究成果可用于设计具有特定性能的先进材料。 2025年5月22日, 俄罗斯卫星通讯社

2025-05-22T12:53+0800

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据推测，地球上现有43.6亿千兆吨（千兆吨为十亿吨——编者注）碳，以不同结构的物质形式存在，例如众所周知的金刚石、石墨和煤炭。2004年，科学家发现一种可用一层厚度仅为单个原子的碳制造出“二维”材料石墨烯的简单方法。研究成果发表在学术期刊《科学报告》（Scientific Reports）上。石墨烯因其电子、热和机械特性，在材料科学领域掀起了一场革命。车里雅宾斯克国立大学的科学家介绍称，例如，石墨烯薄膜的厚度仅为食品级铝箔的千分之一，同时具有与铝箔几乎相同的抗拉强度，因此石墨烯被称为最坚固的现代材料。该大学解释称，在现代技术中应用这种材料需要了解其物理特性，并利用非线性演化方程对石墨烯薄膜中的电流流动、机械变形和热传导过程进行建模。科学家们还没有统一的方法来求解此类方程，目前还没有使用分析解法对（2+1）维空间的石墨烯薄膜模型进行充分探索。由于缺乏这种解法，专家们无法深入了解石墨烯的独特性质和行为。车里雅宾斯克国立大学信息技术学院教授亚历山大·沃赫明采夫与中国、沙特阿拉伯和俄罗斯（汉特-曼西斯克）的研究人员共同开发了一种算法，可以高精度地求解这种演化方程并描述石墨烯薄膜的物理过程。沃赫明采夫表示：“本研究中使用的直接和间接方法，如改进的Khat III和Khat II方法，是对非线性分数阶演化方程领域的新贡献。这些方法特别适用于求解传统方法难以求解的高阶分数耦合方程。”据发表在《科学报告》上的论文作者称，他们的研究提出了创新的分析方法，可大幅增进对决定石墨烯行为和特性的物理现象的理解。研究人员称，论文中提出的方法有效获得了（2+1）维石墨烯层模型准确可靠的孤波解，这对于理解材料的动态特性至关重要，并为应用数学和材料科学作出了重大贡献。未来，研究人员计划研究石墨烯薄膜中更为复杂的动态过程。

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