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全球首次三菱电机证实高定向热解石墨具有自修复特性

盖世汽车李新坤 2026-01-30 19:04:33

盖世汽车讯 2026年1月27日，三菱电机株式会社（Mitsubishi Electric Corporation）宣布，其与京都大学（Kyoto University）工学研究生院（Graduate School of Engineering）的固体力学实验室（枚方实验室）（Solid Mechanics Laboratory/Hirakata Laboratory）合作，在世界上首次成功证实了高定向热解石墨（HOPG）——一种范德华（van der Waals，vdW）层状材料——具有自修复特性。该成果有望通过利用范德华层状材料延长微机电系统（MEMS）的使用寿命，从而提高搭载MEMS器件的可靠性。

图片来源：三菱电机

智能手机功能的提升、汽车系统中自动驾驶和安全控制技术的日益复杂以及可穿戴设备的广泛应用，推动了包括加速度计和压力传感器在内的MEMS需求的快速增长。在确保MEMS能够承受长时间振动和冲击的耐用性的同时，减轻重量的需求也日益迫切。在此背景下，将轻质、柔性且高强度的范德华层状材料应用于MEMS被认为极具前景。然而，制备微尺度范德华层状材料的测试样品在技术上极具挑战性，且测试方法尚未建立。因此，其中长期可靠性，特别是重复载荷下的疲劳性能，至今仍未得到充分研究。

三菱电机与京都大学合作，成功制备了HOPG的微型测试样品，并进一步建立了一种新的测试方法，即对样品施加重复弯曲载荷以诱导剪切变形。对测试结果的分析一直在进行中，现在，该公司首次在全球范围内证实了HOPG样品具有自修复特性：随着载荷循环次数的增加，样品会软化，然后随着时间的推移，它们的机械性能（包括硬度）会恢复。

这一发现表明，由于其层状结构，HOPG本身就能耗散振动能量，因此有可能将其用作振动吸收机制，并具备从振动引起的疲劳中恢复的能力。应用这种机制有望促进开发出即使在持续振动环境下也能抵抗损伤的高可靠性器件。未来，这种疲劳测试方法将被应用于其他范德华层状材料，从而推进旨在延长MEMS使用寿命的研究。

这项研究成果发表于国际期刊《Diamond and Related Materials》。