CN103874655A - 拥有多个实施方式的结构构造体 - Google Patents

Abstract

结构构造体是包括不同晶体矩阵特征的合成材料。结构构造体可被构造成固体或者以纳米、微米、宏观规模的平行层构成。它的构造可确定在多种条件下它的行为和功能。结构构造体的实施方式可包括将它用作基质、牺牲性结构体、载体、过滤器、传感器、添加剂和作为其他分子、化合物和物质的催化剂，或者也可包括一种存储能量和产生能量的方法。

Description

拥有多个实施方式的结构构造体

相关申请交叉引用

本申请主张2011年8月22日提交的美国临时申请No.61/526，185，2011年8月12日提交的美国临时申请No.61/523,261的优先权，这两份申请都以引用的方式并入本申请中。若在此以引用方式并入的上述临时申请和/或其他材料与本公开冲突，以本公开为准。

技术领域

本技术涉及一种包括不同晶体的矩阵特性的材料。

背景技术

在过去150年中，技术的进步已经超过历史中的任何时期。对新的或现有材料所呈现的特性的开发已成为这个创新时代的一部分。例如，硅作为一种半导体，已经被转换成了处理器；拥有高抗拉强度的钢被用于建造摩天大楼的骨架。未来的发明同样取决于开发新的和现有材料的有用特性。

材料的用处取决于它的应用。一种呈现有用特性的组合的材料会特别有用，这是因为它使一些技术成为可能或者改进了这些技术。例如，计算机处理器依靠许多晶体管，每一个晶体管根据它的输入来输出等于二进制的1或0的电压。适合作为晶体管的材料非常少，但是半导体材料拥有可以促进晶体管二进制逻辑的独特特性，使得半导体对于计算机硬件而言特别有用。

技术将会持续进步。工程师和科学家们将会持续创造出新的发明。这些创意的实施将依赖于那些可被构造为以新的和所需的方式表现的材料。

附图说明

图1A显示的是晶体的矩阵特性的分子结构示意图。

图1B显示的是双层的结构构造体的晶体矩阵特性的分子结构示意图。

图1C显示的是另一幅双层的结构构造体的晶体矩阵特性的分子结构示意图。

图2显示的是被构造成固体的结构构造体的等轴侧视图。

图3显示的是被构造成平行层的结构构造体的横截面侧视图。

图4显示的是被构造成平行层的结构构造体的侧视图。

图5显示的是被构造成平行层的结构构造体的横截面侧视图。

图6显示的是被构造成同心管层结构构造体的横截面侧视图。

图7显示的是被构造成平行层的结构构造体的横截面侧视图。

图8显示的是结构构造体层的侧视图。

图9显示的是另一幅结构构造体层的侧视图。

图10显示的是被构造成平行层的结构构造体的侧视图。

图11显示的是另一幅被构造成平行层的结构构造体的侧视图。

图12A显示的被一致的空间间隔开，示例性的结构构造体的平行层的三维侧视图。

图12B显示的是气体分子被限制于层之间并被吸收，示例性的结构构造体的三维侧视图。

图13A显示的是承载物质且自我修复的结构构造体的层的示例性的平面的三维俯视图。

图13B显示的是承载物质且自我修复的结构构造体的层的示例性的平面的三维俯视图。

具体描述

综述

在此描述的结构构造体是可构造的，以使它们可呈现有用的特性。结构构造体包括晶体的合成矩阵特性。这些晶体可主要由碳、氮化硼、云母或其他材料组成。晶体的矩阵特性可被构造成固体、和单个原子一样薄的平面层、曲线层(例如：石墨烯)，或者其他排列和变化。在一些实施例中，结构构造体可包括掺入非晶体基质中的晶体矩阵特性，例如玻璃或聚合物等非晶体基质。在一些实施例中，结构构造体包括已装载了诸如氢之类的物质的晶体的矩阵特性。在一些实施例中，结构构造体被构造成拥有特定的机械性能。结构构造体的晶体拥有矩阵的特性或排列。结构构造体的晶体被专门化(例如：以特定的构造排列)，使得结构构造体呈现出特定的特性。各种各样的差别可被单独地或一各种排列施加以提供五组结构构造体的特别的技术上可开发的特性：(1)构造的热力性能；(2)它的电、磁、光学和声学特性；(3)它的化学和催化性能；(4)它的机械和毛细管特性；(5)它的吸附特性。

针对某一特定的应用，可将结构构造体设计为利用这些特性中的一些或全部。如下面详细讨论的那样，结构构造体的性能取决于应用于它的组成、位于其层上的表面结构、其层取向、其晶格结点占位是否完全、其边缘特征、其掺杂剂和其表面涂层(包括催化剂)。当它以层状构造时，其性能也取决于它的层厚度、各层之间的间隔物、分隔其各层的距离、以及用于支承和/或分隔其层的装置。结构构造体可被设计成为便于包括纳米级事件在内的微处理的微观或宏观结构。从宏观角度来看，它可以被构造成具有比重、电导率、磁性特征、比热、光学特性、弹性模量和/或截面模量。且从微观角度来看，它可以被设计成充当分子处理器、磁域载体、电荷处理器和/或生物处理器。

现在将描述本发明的各个实施例。下述描述提供具体的细节，以便透彻地理解和能够描述这些实施例。然而，本领域的技术人员将会理解，本发明可在不存在这些细节中的情况下进行实施。另外，一些熟知的结构或功能没有进行详细的展示或描述，以避免不必要地模糊各个实施例的相关描述。下文提供的描述中所用的术语在以其最广义的合理的方式进行解释，即使其是结合本发明的某些具体实施例的具体描述进行使用的。

结构构造体

结构构造体包括晶体的合成矩阵特征。晶体由碳、氮化硼、云母、或另一种合适的物质构成。这些晶体的构造和处理严重地影响结构构造体将显示的特性，尤其是当其经受某些条件时。这些特性中的一些在下文中进行描述，并且它们參照五种类型的特性进行论述。这些类型包括如下：(1)热力性能；(2)电、磁、光学和声学特性；(3)化学和催化性能；(4)机械和毛细管特性；(5)吸附特性。尽管它们以此方式进行分组，但来自不同组的特性有时彼此为相关或关联的。因此，结构构造体可被构造为显示一些或全部贯穿本说明书所论述的特性。

结构构造体可以多种方式进行构造。设计者可将其设置成固体(例如：以各个方向彼此堆积在一起的多个单原子厚度的层)、多个间隔开且具有代表原子厚度的层、或者其将显示具有所需特性的另一种构造。设计者还可利用物质或表面结构掺杂构造体中或涂于表面结构中被选择的一部分，这些方法中的每一种均使其以不同于其原本将具有的方式起作用。例如，可利用由碳、硼、氮、硅、硫、和/或过渡金属构成的表面结构或涂层涂在结构构造体的表面。下文中参照结结构构造体的各种实施方式来进一步地详述这些和其他变型形式。

图1A显示根据一些实施方式的晶体矩阵特征的层100的分子示意图。该层可包含碳、氮化硼、云母、或其他合适的材料。例如，晶体的矩阵特征100可为石墨烯层。类似于图1A所示的单层矩阵特征的晶体可通过特制该层而被构造成结构构造体，例如，通过对该层掺杂或者将该层与其他层以特定构造排列在一起以使得包括一个或多个边缘的所得构造体显示一个或多个特性或某一特定性能。

组合以形成结构构造体的晶体矩阵特征的层可被构造为堆叠在一起以形成厚于原子的层(如，石墨烯堆叠在一起以形成石墨)和/或彼此间隔开特定距离。此外，结构构造体的层可彼此以各种方式进行取向。图1B显示了结构构造体105的示意图，结构构造体105包括排列在晶体矩阵特征的第二层120上的晶体矩阵特征的第一层110。第一层110相对第二层120错开和平行，以使得当从上方观察时，第一层110的某些原子排列在第二层的原子之间的区域内。在所示的例子中，第一平行层的各个原子在由第二层120的原子形成的六边形内大致保持居中。在一些实施例中，结构构造体的第一层和第二层被构造为使得第一层的原子和第二层的原子垂直地对准。例如，包括原子垂直对准的两层的结构构造体的结构示意图由图1A示出。图1C示出了结构构造体125的分子示意图，结构构造体125包括晶体矩阵特征的第一层130和第二层140。第一层130相对第二层旋转30度。在一些实施例中，结构构造体的第一层包括第一物质，例如碳，并且构造体的第二层包括第二物质，例如氮化硼。由不同物质构成或掺杂不同物质的层可看起来为非平坦的，因为较大的分子翘曲或增加平坦表面的间距。如下文进一步详述，结构构造体的某些特性受其层彼此相对的取向影响。例如，设计者可使构造体的第一层相对构造体的第二层旋转或偏移以使得构造体显示具有特定的光学特性或催化特性，包括特定的光栅和/或化学方法的改进。

图2显示了被构造为固体的结构构造体200的等轴侧视图。结构构造体200可包括，例如石墨或氮化硼。被构造为固体的结构构造体包括平面阵列和曲线阵列等多种取向堆积在一起的多个单原子厚度层。被构造为固体的结构构造体为特制的，意指其已被改变成以特定方式起作用。在一些实施方式中，通过掺杂或者使其单原子厚度层彼此相对以特定方式进行取向来特制固体。

结构构造体可由单一物质(例如：氮化硼)构成或者其可通过掺杂其他物质或与其他物质反应来进行特制。例如，包括石墨烯的结构构造体可具有与硼进行反应以形成化学计量和非化学计量的子组。石墨烯还可利用氮进行特制并且可包括具有氮界面的碳石墨烯和氮化硼石墨烯。在一些实施例中，在结构构造体基础上构建化合物。例如，设计者可从氮化硼界面构建镁-铝-硼化合物。在一些实施例中，结构构造体的层的边缘与物质进行反应。例如，硅可键合到边缘上以形成碳化硅，由此在所述构造体和其他物质之间形成较强的键合。也可实施其他反应以改变结构体的光学性能或其他特性例如比热。通过以这些方式来特制结构构造体，设计者可创造出显示具有不同于仅由一种类型的原子构成的构造体的特性的构造体。

拥有彼此间隔开的平行层的结构构造体能够产生宽泛的特性和获得多种结果。图3-11显示了根据一些实施例进行构造的结构构造体。图3是被构造为平行层的结构构造体300的横截面侧视图。结构构造体的平行层可由如石墨烯、石墨、或氮化硼之类的多种物质中的任何一种构成。平行层可为矩形的、圆形的、或者其他形状。在图3中，层为圆形的并且包括小孔，支承管310穿过该小孔以支承结构构造体300。层各自被距离320间隔开，该距离描绘层与层之间的区域330内的物理、化学、机械、光学和电学特性与条件。

存在多种方法以用于产生类似于图1-11中所示的那些的结构构造体。一种方法为将单个晶体沉积或加工成所需形状并且热处理或使用其他方法来将所述单个晶体剥脱成层。例如，将晶体加热浸渍到流体物质(例如氢)中，直至均一或不均一浓度的流体扩散到晶体内。可利用有助于使流体进入晶体来催化该过程的物质涂于晶体上。催化剂还可控制流体扩散到晶体内的深度，由此允许从该晶体剥脱多原子厚度的层。充足的涂层包括钼族金属、稀土金属、钯-银合金、钛、以及铁-钛、铁-钛-铜、和鉄-钛-铜-稀土金属的合金以及各种包括这些物质的合金和化合物。可通过气相沉积、溅射、或电镀技术来施加催化剂的薄涂层。在涂层已允许流体扩散到该晶体内之后，该涂层可在每次使用之后被移除并且可重新用于另一个晶体上。在一些实施例中，将掺杂剂或杂质引入到晶体内的特定深度处以促使流体扩散至该深度，以使得可从晶体剥脱多原子厚度的层。

可将浸渍的晶体放置在临时容器中或者可将其装入不可渗透的压力器皿内。可从容器或器皿突然地释放压力，以使得浸渍液移动到其中堆积最不致密的区域内并且形成气体层。气体压力引起例如各个0001平面的剥脱。可利用相继较大的分子，例如甲烷、乙烷、丙烷、和丁烷来重复此过程，以此产生其他间距。可通过控制进入晶体的流体的量和类型以及膨胀开始时的温度来将0001平面间隔开特定距离。结构构造体的层彼此相对可通过下述方式取向为某种定位(即，如上文讨论涉及图1A-C的错开和/或旋转)：在通过局部区域提纯的层沉积时施加痕量的晶体改性剂，例如氖、氩、或氦和/或将结构移动至特定取向的热处理或者通过在剥脱期间对晶体的转矩和/或振动的应用。

在一些实施例中，在晶体剥脱之前，在其中钻出一个或多个小孔以使其容纳支承结构，如图3中所示的支承结构构造体300的支承管310。可在晶体剥脱之前，在其中构造支承结构以支承实际上形成的结构构造。也可在晶体已剥脱之后，将支承结构设置在结构构造体中。支承结构也可用于将结构构造体的层固定为彼此间隔开特定距离。在一些实施例中，可沿着结构构造体的层的边缘来构造支承结构(例如：作为由平行层构成的结构构造体的壳体)。

结构构造体的层可被制成具有任何厚度。在图3中，结构构造体300的平行层中的每一层的厚度与原子一样。例如，各个层可为石墨烯片。在一些实施例中，结构构造体的层比一个原子厚。图4是被构造为平行层的结构构造体400的侧视图。在所示的截面中，结构构造体400的每一层都厚于一个原子。例如，如上图1A-C所述，每一层可包括多个彼此堆积的石墨烯片。结构构造体可以包括仅一个原子厚度的、几个原子厚度的、或者更厚例如20个原子或更多的平行层。

在一些实施例中，所有的层都具有相同的厚度，而在其他实施例中，层的厚度可变化。图5为被构造为具有多个厚度的平行层为结构构造体500的横截面侧视图。如上文所述，可通过控制流体扩散到晶体内的深度以从单个晶体剥脱厚于一个原子或者厚度彼此不同的层(例如：通过在所需深度处引入杂质或掺杂剂)。

当结构构造体被构造成平行层时，层可等间距隔开或者以不同的距离隔开。在此参见图3，大致相等的距离320间隔开每个平行层描绘区域330。在图5中，结构构造体500的层与层之间的距离不同。例如，第一组层510的层与层之间的距离大于第二组层520的层与层之间的距离，意指第一组510的层与层之间的区域大于第二组520的层与层之间的区域。

可使用大量技术以使得将一个层排列成与另一个层相距特定的距离。如上文所提及，一种方法是在支承结构上构造平行层并且剥脱每一层使得在该层和其相邻层之间有一定距离。例如，当剥落层时，制造商可控制流体的体积以及流体扩散到单个晶体内的距离。另一种方法为电力地充电或感应地磁化各个剥脱层并且电力地或磁性地迫使所述层彼此分开。扩散粘结或使用合适的粘附可将所述层牢牢固定在中央管上，各个层彼此相距特定的距离。

另一种用于确立层与层之间的特定距离技术是在层与层之间沉积间隔物。间隔物可由钛(例如：与石墨烯层形成碳化钛)、铁(例如：与石墨烯层形成碳化铁)、硼、氮等构成。再次参见图4，平行层400由间隔物410隔开。在一些实施例中，气体在各个层的表面上被脱氢，从而在每个粒子或分子被脱氢的位置产生间隔物410。例如，在剥脱结构构造体的层之后，可在该层的表面上加热甲烷，使得甲烷分子分裂并将碳原子并将其沉积到该层的表面上。被脱氢的分子越大，则可能的间距也越大。例如，每分子具有三个碳原子的丙烷与每个分子具有一个碳原子的甲烷相比，将可以创造出更大的沉积物和面积或间距。在一些实施例中，将平行层构造在中央管上并且在层与层之间包括隔离物。在一些实施例中，间隔物为类似纳米管和纳米卷的表面结构，这种表面结构传递热并且有利于物质加载或卸载进入结构构造内。包括这些类型的表面结构的结构构造体将参照图10和11在下文中进行描述。

图6显示了被构造为晶体的矩阵特征的同心管层结构构造体600的横截面侧视图。例如，结构构造体的第一层610为管状的且具有大于结构构造体的第二层620的直径，并且第二层620被构造在第一层610内。被构造为同心管的结构构造体可以使用多种方式来形成。一种方法对一种气体，例如烃，在框架内脱氢以形成结构构造体600的第一层610，在使第一气体脱氢以形成间隔物上的第二层620之前，对例如氢化钛的物质脱氢以在第一层的内表面上形成间隔物(例如：表面结构)。然后可按照类似方式来沉积后续层。在一些实施例中，通过使气体在其自身的框架内脱氢来形成各个管状层。然后按照图6所示的构造在彼此内构造脱氢层。可将间隔物沉积在所述层的内表面或外表面上以将所述层隔开特定距离。在其他情况下，对多卷材料例如聚氟乙烯或聚氯乙烯脱氢以产生所需的结构构造体。在其他情况下，对聚偏二氯乙烯或聚偏二氟乙烯脱氢以产生所需的结构构造体。

图7是由平行层构成的结构构造体700的横截面侧视图。结构构造体700包括第一组层710，其中层间隔的距离比第二层组720中的较短。结构构造体700将在下文中参照一些其在这种构造中显示的特性来进行更详细地论述。图8为结构构造体的层800的侧视图。层800具有圆形形状并且其包括小孔810，支承结构可通过该小孔810来支承层800。图9为结构构造体的层900的侧视图，层900具有圆角矩形形状。如上所述，如果层从单个晶体上剥脱，则可将该层在剥脱之前或之后加工成特定形状。类似于层900的多个层可通过，例如构造在其边缘上的支承结构或者构造在其表面上的间隔物，排列在一起。在一些实施例中，利用物质来处理结构构造体的表面。例如，可利用碳、硼、氮、硅、硫、过渡金属、碳化物、和硼化物中的至少一种来涂于结构构造体的表面，由此使得结构构造体显示具有包括固溶体开发的性能或可能形成的化合物等特定性能。例如，如下文所述，可处理结构构造体的表面以使其包括碳化硅，由此可改变其电磁和/或光学特性。

在一些实施例中，结构构造体被构造为半永久的，或成分或给体被构造成非牺牲性的。例如，如在下文所说明那样，结构构造体可被构造为将物质分子加载到该构造体的层与层之间的区域内。非牺牲性构造体可在不牺牲其结构情形下加载和卸载物质或者执行其他任务。在其他实施例中，结构构造体被构造为牺牲来自其晶体结构中原子以促进特定结果。例如，由氮化硼构成的结构构造体可被构造为加载氮，这样氮化硼将有利于与氢的反应以形成氨和/或其他含氮物质。因此，来自构造体的原子将在与氢的反应中牺牲，并且当从构造体卸载产物时，结构构造体将已损失牺牲的氮化硼分子。在一些实施例中，可在这些反应中恢复或循环地利用已牺牲其结构的构造体。例如，可通过为构造体提供新的氮、硼、或氮化硼分子并且施加热或另一种形式的能量例如电磁辐射的方式来恢复由氮化硼构成的结构构造体。新的氮化硼结构可自行组织将丢失的原子替换到原始的结构构造体内。

结构构造体可被设计为使其具有某些特性，例如比重、弹性模量、比热、电阻、和截面模量。这些宏观特征影响结构构造体显示的特性。构造体的密度被定义为每单位体积的质量。多个不同参数影响结构构造体的密度。一个参数为晶体矩阵特征的组成。例如，取决于例如关于参照图1A、1B和1C所公开的因素，氮化硼晶体通常具有高于石墨晶体的密度。另一个参数为分隔结构构造体的层的距离。增加或减小层之间的间距将相应地增加或减小结构构造体的密度。在其中层由较致密的表面结构间隔开的实施例相对其中层具有类似间距但未被表面结构间隔开的实施例中，结构构造体的密度也可更大。结构构造体的掺杂剂也可根据需要来改变其密度。

结构构造体的弹性模量为当对其施加力时产生弹性变形的趋势(定义为其应力-应变曲线在弹性变形区域内的斜率)。类似于其密度，结构构造体的弹性模量部分地取决于这些层的厚度、层间距、和它们的组成。它的弹性模量也将取决于各层是如何相对彼此被固定。如果层由中央管支承，类似于图3所示的结构构造体300的支承管310，则与像图4所示的结构构造体400的层与层之间的间隔物410那样的层彼此相对通过间隔物固定相比，各个层通常的可弹性变形将更大。在大多数情况下，当间隔物将两个层彼此相对固定在一起时，如果对其中一个层施加力，则各个层将增强另一个，抑制了给定力引起的偏转度。各个层增强各另一层的量部分地取决于层与层之间的间隔物的集中度以及间隔物将层保持在一起的刚性程度。

结构构造体的截面模量为横截面的截面惯性矩相对极度压缩纤维距中性轴的距离的比率。结构构造体的截面模量将取决于结构构造体的各个层的尺寸和形状。例如，结构构造体的矩形层的截面模量通过下述公式进行定义：

$S=\frac{{\mathrm{bh}}^2}{6}---\left(1\right)$

其中b为矩形的底并且h为高。并且中心具有小孔的圆的截面模量通过下述公式进行定义：

$S=\frac{\mathrm{\π}(d_2^4-d_1^4)}{32d_2}---\left(2\right)$

其中d₂为圆的直径，并且d₁为圆内的小孔的直径。

结构构造体的密度、弹性模量、和截面模量可在整个结构构造体中恒定不变，或者它们可依据截面变化或周期性地变化。正因为构造体的密度、弹性模量、或截面模量可影响该构造体所显示具有的特性，所以依据截面或周期性地改变这些宏观特征可使得结构构造体在该构造体的不同部分起不同的作用。例如，通过将结构构造体的层在第一截面中相比于在第二截面中间隔开更大量(从而使其在第二截面中比在第一截面中具有更大密度)，可将结构构造体制成在第一截面中优先加载第一物质并且在第二截面中优先地加载第二物质。在一些实施例中，结构构造体被构造为具有特定的机械特性。例如，结构构造体可被构造为用于物体的支承结构。在一些实施例中，结构构造体被构造为具有特定的抗疲劳强度、屈服强度、极限强度、和/或蠕变强度中的至少一者。在一些实施例中，结构构造体被构造为具有特定的性能，包括本文所述的这些和其他性能，包括对于特性的各种非等熵影响。

I.热特性

结构构造体可被构造为具有特定的热特性。甚至当其晶体层易于导热时，结构构造体也可被构造为具有高或低的有效性以用于传导性地传递热。示例性地，可通过选择间距和间隔物来抑制垂直于层的传导。其也可被构造为使得辐射热通过构造体内的通道或其他位置传输、从构造体反射出去、或者被构造体吸收。此部分描述了被设计为具有特定热特性的结构构造体的各种实施例。

单原子厚度的石墨烯层可被视为在定义碳原子之间大部分为开放空间。然而，石墨烯在原子平面内的方向上提供极其高的热量和电传导性，但仅吸收射入它的约2.3％的白光。类似地，在原子位置垂直辐射的约2％至5％的热能谱被吸收，而平行于分隔开的结构构造体层的辐射热量射线可被透射且具有较小的衰减。结构构造体吸收的光的净量部分地取决于连续层相对彼此的取向。参照上文图1A-C所述，结构构造体的层的取向的变化可允许多种新应用。例如，可通过更易吸收的取向将辐射能递送至表面下的位置，例如图1B所示的取向。又如，可通过例如图1C所示的取向来使辐射偏振，并且可通过使层在其平面的方向上偏移某一数量来进一步地修改这种取向，例如上文图1A和2B所述。对于石墨烯的光学和其他方面的特性的进一步论述，见R.R.Nair，P.Blake，A.N.Grigorenko，K.S.Novoselov，T.J.Booth，T.Stauber，N.M.R.Prees和A.K.Geim，Fine Structure Constant Defines Visual Transparency of Graphene，320SCIENCE1308(2008)；A.B.Kuzmenko，E.van Heumen，F.Carbone,和D.van der Marel，Universal Optical Conductance of Graphite，DPMC，University of Geneva，1211Geneva4，Switzerland(2008).

一些晶体物质，如石墨烯、石墨、和氮化硼，易于在某些方向上导热。在一些应用中，由这些物质中的一种构成的结构构造体被构造为在两个位置之间传递热或者将热传递出或传递至特定位置。在其他应用中，结构构造体被构造为可根据需要将热有效地传递进和传递出该构造体。由类似石墨烯之类的物质构成的结构构造体可快速地加热或冷却。尽管具有远远低于金属的密度，但结构构造体与固体银、原始石墨、铜、或铝相比，每单位面积可在所需方向上传导性地传递更多数量的热。

通过构造构造体以使其在给定横截面中具有高密集度的导热通道，结构构造体可被排列以使得它具有用于传导性地传递热的高有效性。通过构造构造体以使其在给定横截面中具有低密集度的导热通道，结构构造体可被设置为具有用于传导性地传递热的低有效度。例如，图7显示了被构造为平行层的结构构造体700，该平行层为矩形并且由中央支承结构703支承。第一组平行层710具有原子厚度并且彼此间隔开第一距离。第二组层720可同样具有原子厚度并且彼此间隔开大于第一距离的第二距离。由于穿过第一组平行层710的热通道相比第二组层720的热通道密度更高(两组层跨越大致相同的距离)，因此第一组相比第二组具有更高的传导性地传递热的有效度。结果是使在对位于构造体的第一侧701的物体与位于第二侧702的物体的热绝缘以及在平行于支承结构703的纵轴方向上提供阻碍热传递的绝缘上，第二组720优于第一组710。

在一些实施例中，被构造为平行层的结构构造体被排列成对层不垂直的表面绝缘。例如，结构构造体可被构造为通过使连续的层的边缘偏移特定量而使各其层以例如45度的角度接触平坦表面以使得所述各层在放置到表面上时与该表面成这一角度。在一些实施例中，结构构造体被设置为通过将其构造为具有较厚的层具有用于传导性地传递热的较高有效性。例如，再次参见图5，第二组层520具有高于第一组层510的热传递的有效性，因为第二组层厚于第一组层并且空间上更为靠近。在一些实施例中，结构构造体包括表面结构，例如位于图10所示的构造体1000上的表面结构，该表面结构有利于热在该构造体内的传导性传递。

如下文参照结构构造体的电磁和光学特性所述，结构构造体可被设置为透射、衍射、反射、折射、或以其他方式转变辐射能。相应地，结构构造体可被构造为以特定方式与辐射热相互作用。在一些实施例中，结构构造体被构造为通过该构造体内的通道来透射辐射热。辐射热的这种传递可允许被以光速能量传递的试剂和/或反应剂的催化作用的提供所促进的吸热或放热反应。可通过在构造体的层上包括表面结构来改变与辐射热传递有关的构造体特性，该表面结构可吸收或反射特定波长。

具有不同狭槽宽度的辐射光栅可被制作成层与层之间的间距或者可通过电子束光刻(e-beam)进行制作，并且其横磁模式(TM模式)的红外透射提供傅里叶变换红外光谱(FTIR)。这为用作红外光电探测器、生物芯片传感器、和发光二极管偏振器的系统的提供了基础。2008年8月4日提交的且标题为“INFRARED COMMUNICATIONAPPARATUS AND INFRARED COMMUNICATION METHOD”的美国专利申请号No.12/064,341描述了一些示例性系统，该专利申请的教导内容以引用方式并入本文。

在此参见图7，第二组层720可间隔开特定距离、可由特定物质构成、并且可被构造为特定厚度，以使得平行于所述层的入射红外能量进入并且透射穿过层与层之间的区域。例如，为了透射具有特定频率的辐射能，结构构造体可由根据量子力学关系间隔开的氮化硼层构成。类似地，如前所述，结构构造体也可被构造为特定地吸收辐射能。例如，第一组层710中的层可间隔开特定距离、可由特定物质构成、并且可具有特定厚度，以使得入射红外能量的至少一部分被这些层吸收。通过量子电动力学可建立的每个单独层或悬挂层的不透明度为垂直辐射的2.3％。一组层的不透明度取决于其间距、结构构造体的层的取向、相对论性电子在层内的相互作用、以及例如表面结构等间隔物的选择。

结构构造体也可被设置为使物体与辐射能包括辐射热绝缘。在一些实施例中，结构构造体通过反射辐射能或者使辐射能透射穿过物体周围或远离物体的通道使物体与辐射热绝缘。例如，参见图4，结构构造体可被构造为使放置在结构构造体400的右侧的物体与位于该构造体的左侧的辐射源绝缘。

也可通过对构造体的表面添加涂层或者对构造体掺加杂质来改变结构构造体的热特性。例如，再次见图4，结构构造体400可自发地或者通过扩散或离子注入来进行掺杂以提高其整体或者特定区域或方向上的导热率。其可利用金属例如铝、银、金、或铜对构造体进行涂布以更多反射其原本能反射的特定频率或辐射热。

II.声学、电磁、和光学特性

结构构造体可被制作成显示具有特定特性以响应辐射或声学能量。它们可被构造为在特定频率下进行声学和/或电磁学的共振。它们也可被构造为具有特定的折射率，并且它们可被设计为改变入射电磁波的频率。可通过将构造体设置为具有特定构型以控制这些特性包括比重、弹性模量、和截面模量。如上文所述，可通过改变结构构造体的组成、处理方式、和设计方式来调节这些參数。

结构构造体的声共振频率随多个因素而改变，包括各种物质和相应的特性的选择。致密的结构构造体与不太致密但其他方面相同的结构构造体相比将以更低的频率共振。相应地，当结构构造体被构造为平行层时，且根据圆柱或隔膜的出现和位置和密度，薄层可被构造成拥有高于较厚层的共振频率。牢固地支承在其边缘的结构构造体相比支承在其中心的将以较低的频率共振。此外，具有高弹性模量的结构构造体相比低弹性模量的结构构造体将以更高的频率共振，并且具有高截面模量的结构构造体相比较小截面模量的结构构造体将以较低的频率共振。例如，再次参见图5，第二组层520具有低于第一组层510的声共振频率。这是因为尽管它们在其他方面相同，第二组中的层厚于第一组中的层并且它们彼此间隔开较短的距离。第二组520或第二组510的层中的任何一个的可通过将所述层的直径制备成较大尺寸而降低共振频率。在一些实施例中，结构构造体的所有层均被设计为以相同的频率共振。结构构造体的共振频率也取决于其组成。另外在一些实施例中，将掺杂剂和/或涂层添加至结构构造体以提高或降低其声共振频率。也可通过在层与层之间添加间隔物例如表面结构来降低结构构造体的共振频率。

结构构造体也可被构造为以特定频率进行电磁共振。例如，可为每个层选择其密度、弹性模量、和截面模量，以使得该构造体或每个层均具有特定的共振频率。例如，再次参见图5，第二组层520可具有低于第一组层510的电磁共振频率，因为第二组具有比第一组厚的层且它们相比第一组中的层被构造的彼此更为靠近。在一些实施例中，结构构造体为掺杂的，并且其电磁共振频率因掺杂而提高或降低。

结构构造体也可被构造为吸收特定波长的辐射能。多个因素影响结构构造体是否将吸收特定波长的辐射能。例如，参见图4，结构构造体400吸收特定波长的辐射能的能力取决于层的厚度、间距、组成、掺杂剂、间隔物(包括表面结构)、和涂层。在一些实施例中，结构构造体被构造为透射第一波长的辐射能并且吸收和再辐射与所接收辐射能具有不同波长的能量。例如，再次参见图4，结构构造体400可被构造为使得所述层平行于一些而非全部入射辐射能。平行层可被构造为透射平行于所述层穿过构造体的辐射能且吸收非平行辐射。在一些实施例中，例如通过化学气相沉积、溅射、或者将再辐射物质喷涂于结构构造体而将再辐射物质(如，碳化硅、硼化硅、硼化碳等)涂布到结构构造体的表面上。这样，当非平行辐射接触结构构造体时，再辐射物质吸收非平行辐射并且再辐射波长不同于所接收能量波长的能量。例如，可通过使硅形成固溶体和化学计量化合物来将碳化硅涂覆至结构构造体。

如前述实例所述以及参照辐射热所述，结构构造体可被构造为通过该构造体中的辐射通道(如，通过层与层之间的区域)来透射辐射能。如上文所述，可在层与层之间的区域内以光速来传递热辐射。例如，分隔开图3所示的结构构造体300的层的距离产生层与层之间的区域330，可通过该区域330来传递辐射能。在一些实施例中，可增加层与层之间的区域的尺寸以允许透射更多的辐射能。在一些实施例中，结构构造体的层被间隔开以使入射电磁波偏振。另外，如上文所述，结构构造体可被构造为使物体与辐射绝缘。在一些实施例中，结构构造体通过反射辐射能而使物体与辐射绝缘。例如，参见图4，结构构造体400可被构造为使设置在结构构造体400的右侧的物体与位于该构造体的左侧的辐射绝缘。例如，各个层可由氮化硼构成，并且可被间隔开以反射指定波长内的电磁辐射。

结构构造体也可被构造为具有特定折射率(即，特定范围内的折射率或精确数值的折射率)。除了其他变量之外，结构构造体的折射率为层的组成(如，氮化硼、石墨等)、层的厚度、掺杂剂、间隔物(包括表面结构)、和间隔所述层的距离的函数。参见图4，平行层400之间的距离440和层的厚度可被选择以使得平行层400具有特定折射率。例如，层可由石墨构成以具有折射率，该折射率可通过层与层之间的间距和/或通过在间距内添加吸附和/或吸收的物质来进行调节。此外，在一些实施例中，将掺杂剂添加至结构构造体以改变其折射率。例如，由氮化硼构成的结构构造体的层可掺杂氮、硅或碳以增加或降低其折射率。

当某种物质被加载至结构构造体内时，结构构造体的折射率可发生变化。例如，与将氢加载到构造体内并且成为外延层和/或外延层之间的毛细管时相比，存在于真空中的结构构造体可具有不同的折射率。在一些实施例中，结构构造体的第一部分的折射率不同于结构构造体的第二部分的折射率。例如，参见见图5，第一组层510与第二组层520相比具有不同的折射率，因为第一组层相比第二组层中的层较薄且间隔开较大距离。

结构构造体可通过使其层相对彼此以特定方式进行取向而被构造为具有特定的衍射光栅。因此，入射电磁波将以可预测图案衍射穿过结构构造体的层。在一些实施例中，通过使光穿过结构构造体的层并且观察光进行衍射和折射的方式(如，通过观察产生的衍射图案，如果存在的话、以及光被折射的角度)，可确定出何种未知物质被加载到了层与层之间。例如，结构构造体可被构造当从垂直于该构造体的位置进行观察时，来自第一层的原子与来自第二层的原子对准，就像图1A，这样当光穿过该构造体时产生可预测的衍射图案。如上文参照图1A-C所述，通过使一个层相对另一个层进行偏移或旋转，可使构造体的层(间隔开或者彼此堆叠在一起)以多种方式来取向。

III.催化特性

结构构造体可被构造为以多种方式来催化反应。例如，由平行层构成的结构构造体，如图3-5所示的那些，可通过控制反应的温度、通过具有可以催化反应的特定构型、或通过提供催化反应的物质来催化其层的边缘处的化学反应或生物反应。结构构造体可通过下述方式来催化反应：加快反应、延长反应物的提供以促进反应、通过热的添加或减少以允许反应发生、或者以其他方式促进反应。

可改变多个变量以催化特定反应。在一些实施例中，结构构造体的层的厚度可被选择以使得特定反应被催化。在一些实施例中，层与层之间的距离和/或层的组成(如，氮化硼、碳等)可选择以使得特定反应被催化。在一些实施例中，将掺杂剂添加至结构构造体或者将特定化学性质的间隔物(包括表面结构)添加至层与层之间以使得特定反应被催化。

在一些实施例中，平行层通过将热传递至反应将要发生的区域来催化反应。在其他实施例中，平行层通过将热从反应将要发生的区域传递出以催化反应。例如，再次参见图3，可将热传导性地传递到平行层300内以将热提供至支承管310内的吸热反应。在一些实施例中，平行层通过从进行反应的区域移除反应产物来催化反应。例如，再次参见图3，平行层300可吸收得自支承管310内的生化反应的醇，其中醇为副产物，将醇排出到平行层的外边缘上，因此增加生产率和/或延长涉及该生化反应中的一个或多个类型微生物的寿命。

在一些实施例中，第一组平行层被构造为催化反应而第二组平行层被构造为吸收和/或吸附反应产物。例如，再次参见图5，第二组层520可通过能使两种分子之间的反应而被构造以催化化学反应，而第一组层510可被构造为吸附反应产物，由此延长化学反应的时间。

也可以其他方式来催化反应。在一些实施例中，对结构构造体进行充电以催化邻近该构造体的反应。在一些实施例中，结构构造体被构造为以特定频率进行声共振，以引起分子以可以催化反应的方式对自身进行取向。例如，分子可被取向为允许化学反应或者允许其吸附到层上。在一些实施例中，结构构造体被构造为透射或吸收辐射能以催化反应。例如，参见图5，第二组层520可被构造为吸收辐射能并且将辐射能转换成热，第一组层510使用这些热来促进吸热反应。类似地，表面结构可被构造为吸收辐射能以加热构造体和促进反应。

在一些实施例中，将催化剂添加至结构构造体以催化邻近该构造体的反应。可将催化剂施加到构造体的层的边缘上或构造体的表面上。例如，可将氧化铬施加到结构构造体的边缘上，并且氧化铬可催化甲烷和从空气利用电离的紫外线辐射或感应火花产生的臭氧之间的反应。

IV.毛细管特性

被构造成平行层的结构构造体可被排列为使得例如气体或液体通过分子间作用力、表面张力、静电和/或其他毛细管作用的影响在其层与层之间移动。可改变多个变量中的任何一个以使得平行层可执行涉及特定物质的毛细管作用。在一些实施例中，选择层的组成、表面结构、掺杂剂、和/或厚度以使得结构构造体可执行涉及特定物质的毛细管作用。在一些实施例中，选择层与层之间的距离以使得结构构造体可执行涉及特定物质的毛细管作用。例如，参见图6，结构构造体600的各个同心层可彼此间隔开毛细管距离以使得该结构构造体可通过毛细管作用来促使或者以其他方式传输水穿过该构造体。

结构构造体可由具有一些用于第一分子的毛细管距离的层和一些具有用于第二分子的毛细管距离的层构成。例如，参见图5，第一组层510可以涉及第一分子，例如丙烷的毛细管距离隔开。第二组层520的尺寸可被控制以执行涉及第二分子例如氢的毛细管作用。在此实例中，通过该结构构造体设计，氢可被移除或吸附至相邻的石墨烯层并且其他氢可被吸收在提供的氢的边界层之间以为如将丙烷转换成丙烯等过程提供特定结果。此外，在一些实施例中，结构构造体被设计为使得可将热传递到该构造体之内或之外以促进毛细管作用，或者可将电荷施加至结构构造体的层以促进毛细管作用。

V.吸附特性

设置成平行层的结构构造体可被构造为将物质加载到层与层之间的区域内。当物质分子吸附到层的表面上或者吸收到层与层之间的区域内时，该物质分子被加载到平行层之间。例如，再次参见图3，结构构造体300可将出现在层的内边缘340处的物质分子加载到层与层之间的区域330内。支承管310可通过穿孔350来提供该物质。

多个因素将影响架构构造体是否将加载物质分子。在一些实施例中，结构构造体被构造为将热传递出加载分子的区域。当结构构造体冷却时，其可较快地加载分子或者其可加载在其较热时不能加载的分子。类似地，架构构造体可通过将热传递至该构造体来进行卸载。在一些实施例中，结构构造体被构造为当将电荷施加至该构造体后以较快的速率或较高的密度加载分子。例如，石墨烯、石墨、和氮化硼为导电的。由这些材料构成的结构构造体可被构造为当将电荷施加至其层时以较快的速率加载分子。此外，如上文所述，在一些实施例中，结构构造体可被构造为以特定的共振频率进行声共振。结构构造体可被构造为以特定频率进行共振以使得邻近该构造体的特定分子被有利地取向以及可被加载到层与层之间的区域内。

在一些实施例中，架构构造体被构造为当将辐射能传输至该构造体时加载或卸载物质。例如，参见图3，可选择平行层300中的每一个之间的距离320以使得结构构造体吸收红外波，由此使得所述层升温并且卸载该架构构造体已加载的物质分子。如上文所述，在一些实施例中，可将催化剂施加一些选择的区域如层的外边缘以促进将物质加载到层与层之间的区域内。

在一些实施例中，结构构造体被构造为选择性地加载特定的分子(例如：通过加载第一分子并且抵制加载第二分子)。例如，再次参见图5，第一组层510可被构造为使其间隔开特定距离以有利于选择性地加载第一分子并且不是第二分子。类似地，第二组层520可被构造为使其间隔开特定距离以有利于加载第三分子而非第二分子。所述层的边缘处的表面张力也将影响分子是否被加载到架构构造体内。例如，如果第一组层510已加载第一物质分子，则加载该物质分子的第一组层510的内边缘处的表面张力可防止第一组层510加载第二物质分子但允许第一组层510继续加载第一物质分子。

在一些实施例中，结构构造体包括构造在其表面上的表面结构，该表面结构促进物质加载到构造体内以及将物质卸载出构造体。表面结构可通过其所施加至的层的晶格结构来进行外延取向。在一些实施例中，通过对在层的表面上的气体脱氢以形成表面结构。在其他实施例中，在相邻层构造到该构造体之间将表面结构涂布到层上。图10显示了包括平形层上构造有表面结构1010的结构构造体1000。表面结构1010包括纳米管、纳米卷、杆、和其他结构。

表面结构可使得架构构造体能够加载较多物质或以较快的速率加载物质。例如，纳米花结构可将物质分子吸收到该结构中的区域内并且将物质分子吸附到其表面上。在一些实施例中，表面结构使得结构构造体能够加载特定的物质化合物。在一些实施例中，表面结构使得结构构造体能够较快地加载和/或卸载物质分子。在一些实施例中，相比于另一种表面结构，优先选择特定类型的表面结构。例如，在一些实施例中，相比于纳米管，优先选择纳米卷。相比于纳米管，纳米卷可能够较快地加载和卸载物质分子，因为纳米卷能够同时加载和卸载多个物质分子的层，而纳米管仅能够通过沿轴线的管末端处的小区域来加载或卸载。在一些实施例中，第一类型的表面结构加载第一化合物且第二类型的表面结构加载第二化合物。在一些实施例中，表面结构由导电的并且/或者具有用于热传递的高有效性的材料构成。在一些实施例中，表面结构由碳、硼、氮、硅、硫、过渡金属、云母(例如：生长至特定尺寸)、和各种碳化物或硼化物中的至少一种构成。

如图10所示，在一些实施例中，表面结构取向为垂直于结构构造体的表面。在其他实施例中，至少一些表面结构并非取向为垂直于其所施加至的表面。在图11中，表面结构1110从结构构造体1100的表面以不同于90度的角度进行取向。表面结构可取向为特定角度以增加表面结构的表面积、提高通过表面结构加载分子的速率、增加表面结构的加载密度、优先地加载特定化合物的分子、或基于另一个原因。可通过磨削、研磨、激光设计、以及多种其他成形技术来构造表面结构，包括特定角度的倾角。

在一些实施例中，表面结构被构造在结构构造体上并且由不同于所述构造体的材料构成。在图10中，例如，结构构造体1000的层可由石墨烯构成并且表面结构1010可由氮化硼构成。表面结构可由其他材料构成，例如氢化硼、二硼烷(B₂H₆)、氢化铝钠、MgH₂、LiH、氢化钛、和/或另一种金属氢化物或金属催化剂、非金属、或化合物。

进一步实施例

可在宏观水平上设计架构构造体以利用上文所述的特性中的一个或多个以促进纳米级的微处理。其中可使用架构构造体的应用包括电荷处理器、分子处理器、和生物处理器。

构造为电荷处理器的结构构造体可用于构建微电路、检测环境中特定原子或分子的存在、或实现另一个结果。在一些实施方式中，结构构造体构造为形成电路的电荷处理器。例如，石墨烯的平行层，类似于图4所示的那些，可通过介电材料间隔开以使得结构构造体存储电荷并且起到类似于电容器的功能。在一些实施例中，结构构造体，类似于图4所示的结构构造体400，通过利用陶瓷隔离该构造体的平行层而被构造为高温电容器。在一些实施例中，结构构造体，类似于图4所示的结构构造体400，通过利用聚合物隔离平行层而被构造为低温电容器。在一些实施例中，结构构造体被构造用于处理离子。例如，结构构造体400可被构造为具有覆盖构造体的层与层之间的区域的半透膜。该半透膜允许特定离子穿透该膜并且进入对这些特定离子进行检测以用于特定目的结构构造体。在一些实施例中，架构构造体被构造为固态转换器。

结构构造体也可被构造为分子处理器。如上文所述，在一些实施例中，来自结构构造体的材料参与化学反应。另外，在一些实施例中，结构构造体可在分子水平上转换电磁波。例如，架构构造体可被构造为将例如100BTU的白光等的输入转换成例如75BTU的红光和蓝光等的输出。通过化学共振白光以将其转换成其他频率而使得该白光为波长漂移的，其他频率可为蓝色、绿色和红色光的频率。例如，图4所示的结构构造体400可由碳构成且选定区域被转变成固溶体或化合物，例如碳化物和例如硼、钛、铁、铬、钥、钨、和/或硅等反应物，并且构造体可被构造为使得层被取向为将白光转换成所需波长例如红光和/或蓝光和/或红外频率。

被构造为生物处理器的结构构造体可用于产生酶、碳水化合物、脂质、或其他物质。在一些实施例中，结构构造体被构造为平行层并且其从反应区域移除生化反应的产物以使得该生化反应可持续进行。例如，图3所示的架构构造体300可被构造为从支承管310内的反应区域加载毒性物质，例如醇。通过移除毒性物质，涉及于生化反应中的微生物将不会被阻碍或杀灭并且该生化反应可不减弱地持续进行。在其他实施例中，结构构造体可被构造为在无需中断反应的情况下从反应部位移除和/或保护和/或取向和提供生化过程或反应的可用产物，例如氢化酶。又如，图3所示的结构构造体300内的支承管310可容纳产生可用脂质的生化反应，所述脂质被加载到所述构造体的层与层之间的区域330内并且在该区域的外边缘上进行卸载。因此，当移除可用产物时，该生化反应可持续进行。

从上述描述可认识到，本发明的具体实施例已在本文中被描述出以用于示例性目的，但可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行多种修改。因此，本发明除了受所附权利要求限定之外，不受任何限定。

在先前未以引用方式并入本文的下述材料，本专利申请以引用方式并入下述材料中的每一个的主题的全文：1997年8月29日提交的且标题为“COMPACT FLUIDSTORAGE SYSTEM”的第08/921，134号美国专利申请(现为第6,015,065号美国专利)；1999年8月9日提交的且标题为“COMPACT FLUID STORAGE SYSTEM”的第09/370，431号美国专利申请(现为第6,503,584号美国专利)；以及2010年8月16日提交的且标题为“INTERNALLY REINFORCED STRUCTURAL COMPOSITES ANDASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING”的第12/857，461号美国专利申请。

功能与实施方式

技术、方法、材料、仪器以及系统被具体描述以使得结构构造体被利用于多种实施方式中。为了各种功能和结果，结构构造体可被设计成呈现特定的特性，且可被运用实施于各种的形式、功用、以及最终产品和方法。结构构造体的实施方式可包括作为基质、牺牲性构造体、载体、过滤器、传感器、添加剂和作为其他分子、化合物和物质的催化剂。结构构造体的实施方式也可包括一种存储能量和产生能量的方法。在一些实施方式中，结构构造体可被用于捕捉和存储能量以及构建材料。在一些实施方式中，结构构造体可为促进与物质的化学反应牺牲性地消耗自身。在一些实施方式中，结构构造体可通过装载或卸载物质以承载物质。在一些实施方式中，结构构造体可通过选择性地允许或拒绝物质通过结构构造体以过滤物质。在一些实施方式中，结构构造体可被用作检测和传感物质的存在的传感器。在一些实施方式中，结构构造体可被用作另外一种物质或材料的添加剂以改变该物质或材料的特性。在一些实施方式中，结构构造体可被用作使在过程中未能消耗的物质之间能够产生化学反应的催化剂。在一些实施方式中，结构构造体可作为发电机存储和/或传输能量。结构构造体的这些实施方式可被应用于多种行业中，包括建材和建筑、耐用品、清洁能源、过滤技术、燃料技术、化学产品、制药、纳米材料和生物技术，以及许多其他行业。

结构构造体的功能和实施方式可基于结构构造体的设计因素。这些结构构造体的设计因素可包括它的成分、矩阵特征、掺杂剂、边缘原子、表面涂层和层的构造，层的构造例如层的数量、厚度、取向、几何结构、用于层之间的间隔物以及层之间空间的大小。例如，图12A显示了结构构造体1200的平形层1204被一致的空间间隔开，该平行层可由例如碳元素组成的原子组成，或者它也可由例如氮化硼的两种元素或者多种元素组成。通过在结构构造体内构造尺寸、数量、取向以及层之间的间隔距离，新工程材料可在纳米级、微米级和宏观规模上被生产、制作和制造。为了设计使结构构造体具有所需的特性和功能，除了尺寸，其他包括成分、晶体结构、层取向、掺杂剂等等的设计因素也可在制作结构构造体的之前或在制作过程中确定。

在一个示例性的实施方式中，通过粘结原子、分子、化合物或者一种常规、标准、普通、稀有和存在的材料中的物质，结构构造体可被用于构建新材料。被粘结的物质可以与组成结构构造体的成分的一种或多种材料相同或者不同的材料。结构构造体可通过分子间吸引力机械地捕捉或者被构造成粘结物质，并且在物质的表面上呈现吸附特性以收集气体、液体和/或溶质，由此在结构构造体的特定区域捕捉和存储和/或寄宿收集的物质。例如，图12B中的具体实施例1250显示气体分子1252可被吸附并被限制于结构构造体的层之间。图12B可以是，例如，结构构造体是结晶化的碳的矩阵特征，碳素晶体的层是吸附和限制气体的石墨烯层，该气体例如可以是甲烷或氢气以及经激光、微波、电子束、聚焦光束在局部区域的提纯可被单独地或以多种方式组合地作为能量添加至纳米、微米、或者宏观规模区域中。

在操作中，一个或多个如图3、4、5、6、7、10、11、12A和/或12B所示的的结构构造体可提供毛细管、扩散、存储和/或热传递功能以使得产生于厌氧消化或者产生于其他的例如热分解的厌氧过程中的纯水、二氧化碳和甲烷的分离得以实现。同样的这种结构构造体可以促进热传递以分解水合甲烷并提供例如距离320或520给构造体的间隔，甲烷被浓缩以传输穿过来自另一距离520的构造体的另一部分。

类似的，来自产品源或来自例如水合物的存储的二氧化碳的浓缩和传输可通过在合适的结构体中的特殊部分选择性地吸附、毛细管输送、二氧化碳和水的传输来提供。示例性地，具有特殊间隔和化学功能的结构构造体的一部分，例如320或520和/或1010，可以提供二氧化碳的浓缩，而水则被分离并穿过结构体的另一部分，这部分位于由材料和间隔特性440、550和/或1110给予功能的区域。

结构构造体的另外一部分或集合可通过一些方法提供热传递，这些方法例如可以是辐射和/或传导以从例如甲烷的源的分离氢和碳。主持和执行这种类型的氢的分离的实施例可以放射、沉积或者培养另外一种类型相同的或和贡献的碳一样的额外的结构材料。高度激活的碳可在例如碳被放射或被用于促进无机或有机反应中的情形中产出，无机或有机反应包括甲烷转化成乙烷或乙烯、乙烷或乙烯转化成丙烷或丙烯、丙烯转化成另一种感兴趣的化合物。通过外延生长和/或其他碳沉积特征可提供十分便宜的特定结构构造体的产品。

可将物质的组合粘结至结构构造体且该在结构构造体寄宿的物质可被设计成一种新的材料，这种材料可有与寄宿物质相同的或者相似的功能材料的特性，或为了在特别的应用中可适宜地使用，可以甚至有增强功能材料的特性。例如，在需要更轻的整备质量或更轻的空车重量以改进燃料消耗的应用中，同时需要更轻的重量和更高的强度的应用中，例如建筑材料，可从使用结构构造体中获益，该结构构造体被用于建造新工程材料的普通材料所寄宿。示例性地，增加如关于320、510、520、720所公开的间隔或者在具体实施例1000或1100中平面之间的距离可降低结构构造体的密度，且可选择的组合物质以设计和发展增强的强度、弹性模量、绝缘性或光学功能。

在另一示例性地的方面，通过捕捉、粘结和作为分子、化合物或物质的宿主，结构构造体可以作为建造新材料的基质。结构构造体可被构造成呈现高吸附能力，这种吸附能力可应用于存储燃料，例如气体燃料如天然气(例如：石油甲烷或生物甲烷)和氢气燃料(例如：石油氢气或生物氢气)。例如，以自我组织的，碳平行层矩阵特征所构造的结构构造体可组织甲烷、氢气和许多其他气体的输入以使得输入超过在通常存储容器中压力的最初自然极限。因此，结构构造体可被用于制造涉及燃料运输和存储的各种产品，例如制造吸附天然气的存储罐，以增强存储能力和效率。

粘结和/或作为宿主的特性的另外一个例子可呈现在将材料，例如稀土金属，循环利用以成为新工程材料。矿物中的稀土金属通常分散且集中度低，使得将其收集并加工成有用的形式和产品不仅昂贵，而且对环境有害。结构构造体可作为从废液中收集稀土金属的基质，继而就可通过使用稀土金属寄宿于其中的结构构造体生产产品。因此，一些需要稀土金属的应用可以使用一种用稀土金属制成的的新工程材料一可以呈现与大部分稀土金属一致的功能特性，但是更轻、强度更大且可以保护这些稀土金属的结构构造体。此外，来自使用新工程稀土金属，即结构构造体材料，的产品或方法中消耗的稀土材料可通过结构构造体的粘结特性恢复和再循环。一些最终产品可从使用结构构造体作为稀土金属的基质受益的例子包括计算机、发光二极管、手机、风力发电叶片、涡轮发动机的压缩机部分、太阳能板、活塞、体育用品等等。

在另一个示例性的实施方式中，结构构造体可为促进与物质的化学反应牺牲性地消耗自身以达到特定的效果。例如，包括结晶化的碳，例如石墨烯的矩阵特征，并且装载有燃料，例如甲烷的结构构造体的牺牲功能可涉及石墨烯在燃烧反应中贡献碳，通过燃烧碳并释放氢以消耗燃料。这种功能与结构构造体作为载体时的功能是不同的，因为它可以被用于增加氢的密度并且减少蒸汽压力，或者改变氢特性的时间，例如热化学再生的特性。来自结构构造体结构元素的贡献可通过时间或温度的释放来控制。例如，结构构造体的碳含量可通过例如碳和水的反应而被转化以生成二氧化碳或一氧化碳。这个示范性的实施方式可被用于阻止积灰或焦油的形成。在拥有氮化硼结构的结构构造体装载燃料例如氢的情形下，牺牲性功能可涉及在与氢的化学反应中贡献氮以形成氨和/或其他含氮的物质。

在这种功能的另一个示范性方面，结构构造体可通过如切变事件等的机械手段牺牲。例如，以平行层排列的结构构造体可被构造成沿层的平行方向切变。切变的功能可使这种时间成为抗摩擦事件，因此可使结构构造体材料成为润滑剂。

在另外一个示例性的方式中，结构构造体可通过装载或卸载物质以承载物质。牺牲性结构构造体和载体结构构造体之间最主要的不同载体结构体可被循环和重新装载而牺牲行结构构造体用尽。牺牲了其结构的结构构造体可提供组成其结构的分子给其结构以修复该结构构造体。因此，结构构造体可以自我愈合。图13A显示了可以承载物质的结构构造体的层的示例性地平面，承载的物质可以是气体，通过吸附气体至层表面且在组成结构体(和装载的物质)的原子消耗后自我修复。例如，图13A中的结构构造体1300可有碳组成，捕捉并承载甲烷气体。在这个示例性的情形中，在卸载物质，与其他物质反应或者被用尽之后，牺牲的碳矩阵特征可通过石墨或石墨烯1302或钻石1304的自我组织而自我修复。图13B显示了图13A的结构构造体的众多平行取向层1302的一个示例性的三维结构，图13A中的结构构造体可以承载物质、牺牲自身并且自我修复。

在另一个例子中，氮化硼结构的结构构造体在与氢的化学反应中贡献氮以形成氨和/或其他含氮的物质、新的氮分子以及对例如热或者电磁辐射等辐射能量的应用可使得氮化硼结构自我组织在原结构构造体中消失原子的替换。作为载体实施的结构构造体的功能可包括至少定时释放的药物治疗、定时或者触发X光和/或核磁共振(NMR)增强剂的释放，以及X光阻滞剂的触发释放之一以保护正常组织。

在另一个示例性的实施方式中，结构构造体可以通过选择性地允许或拒绝物质通过结构构造体以过滤物质。通过将结构构造体作为过滤器，物质和材料可被隔离和根据粒子大小或化学性质进行分类。一方面，结构构造体可通过由结构体表面成分所确定的表面张力实施其过滤功能。例如，结构构造体可被构造成拥有不同的边缘原子以创造出预先处理或预先装入的过滤器。边缘原子也可在结构构造体中分区域以使得材料的一块区域疏水而另一块区域亲水。例如，为使结构构造体某特定表面区域疏水，设计者可选择氟组成其边缘原子；为使得另一块表面区域亲水，设计者可选择使结构构造体边缘是氢化物或者羟基层。

这个功能的另一个示例方式的方面，结构构造体可被设计成基于成分、表面结构、掺杂剂、厚度、和/或结构构造体层之间的间隔距离，利用毛细作用力提供一种过滤特定物质或不同物质的装置。表面张力的程度，从不湿润至湿润的范围，有时可由用于毛细管作用的圆柱间隔或者边缘原子的吸引/排斥或者两者的组合所确定。通过结构构造体的毛细管作用和表面张力实施的过滤功能可以建造一种表现得如麂皮滤布的新材料，例如它可以使石油通过而不使水通过；或者反之，使水而不是石油通过。根据公开的某些实施例，结构构造体可被用于过滤技术、系统和仪器，如2011年2月14日提交的且标题为“DELIVERY SYSTEMS WITH IN-LINE SELECTIVEEXTRACTION DEVICES AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION”美国专利申请号No.13/027,235所公开的，在此以引用方式并入它的全部主题。

在另一个示例性的实施方式中，结构构造体可被用作传感器，以收集、以及分析辨明已知或未知的物质，以使得压力、温度、光学、电磁学、热量、酸碱度、反射性和化学挥发性(例如：气味)数据中的至少一个被记录。例如，结构构造体可被构造成收集辐射能，例如热、光、声和电磁能量，这些可随后被用于确定一个或多个目标样本的属性。可通过粘结含构造的结构构造体的传感器，确定渗透和/或渗透的模式和甲烷在该燃烧腔的耗尽，可以感知包括例如甲烷等碳氢化合物的引入在内的燃烧腔中的事件。这个例子同样可应用于氮的检测，通过对氮，例如一氧化氮、一氧化二氮、二氧化氮等气体的渗透和/或渗透模式和耗尽的确定。此外，根据该公开的实施例构造的结构构造体可被排列成吸收、传输、反射、折射、传导和/或再辐射辐射能量以确定目标样本的存在。例如，被构造成转换电磁波的结构构造体可通过白光波长漂移将100BTU的白光转换成75BTU的蓝光和红光，而波长漂移是通过化学共振白光以将其转换成蓝光和红光从而实现的。根据公开的一些实施例，结构构造体可被应用于传感器技术、系统、和仪器，如如2011年2月14日提交的且标题为“METHODS，DEVICES，AND SYSTEMS FOR DETECTING PROPERTIES OF TARGET SAMPLES”美国专利申请号No.13/027,188所公开的，在此以引用方式并入它的全部主题。

在另一个示例性的实施方式中，结构构造体可被用作另外一种物质或材料的添加剂以改变该物质或材料的特性。例如，结构构造体可被加至高分子材料，例如热塑性塑料和热固性塑料，以增加高分子材料的内部强化和降低其密度。结构构造体可以新的聚合或者交联功能加入结构单元中。作为添加剂的结构构造体的其他功能可至少包括用作加强材料、密封材料、着色剂(例如阻碍UV辐射)和润滑剂(例如油、润滑脂或燃料物质)中的一种。例如，当结构构造体被加入时，可改变润滑性、粘度、蒸汽压力和密度，同时带来对燃料的抗腐蚀性。同样地，结构构造体可传输氧供体例如水、一氧化碳、二氧化碳或氧气以使得包括定时或特定温度反应的特定的反应和过程成为可能。

在另一个示例性的实施方式中，结构构造体可被用作催化剂或用于使物质的之间的能够产生化学反应而自身并不在该过程中被消耗。结构构造体可以促进热传递、试剂的提供和替换，以及产物的移除。在该实施方式的一个方面，结构构造体可被构造成拥有不同边缘原子以创造出催化材料或化学反应宿主。这可通过表面张力加以促进。特别地，边缘原子也可在结构构造体中分区域以使得材料的一块区域疏水而另一块区域亲水。因此化学反应例如可在亲水区域中进行，产物可被疏水区域排出。这样可以持续地将产物从反应区域中移走，使得反应物可参与并生成更多的产物。以这种方式，反应将不再会被扩散限制。因此，结构构造体可以为提高反应速率创造新的机会。

在另一个方面，结构构造体可被构造成利用催化功能，其中试剂可以一增加的速率流过毛细管通道，这样产物可以更快的速度创造和移除，例如这种示例性的设计可以避免极化。如果该反应是放热的，那么构造的毛细管通道也可以将热量带走。如果是吸热的，可提供热量。并且结构构造体可以使放热的步骤让位于吸热步骤，例如，A+B→C→D+E。

同样，将结构构造体用作催化剂或者反应的宿主，化学反应可以定时或定温的释放。例如，使用结构构造体可进一步使蒸汽氧供体与碳供体(例如来自结构构造体的结构组分或外部涂层)之间的反应产生一氧化碳。在这种情况下，可产生一氧化碳而不是碳，或者其他更高的碳氢比率沉积。因此结构构造体成为了对反应的高度帮助地体现，其中高温的蒸汽可阻碍碳并产生一氧化碳。通过这种做法，结构构造体可成为补充的氢源以释放先前加载的氢；以这种形式它在产生氢(包括作为部分牺牲性反应物和存储系统运行)。

在另外一个示例性的实施方式中，结构构造体可作为电力发电机以存储和传递能量。因为根据结构构造体不同的设计，可存在不同的电学特性和利用方式，一个示例性的结构构造体可通过在其结构矩阵中使用石墨烯而被构造成电导体，而另一示例性的结构构造体可通过使用氮化硼而被构造成电绝缘体。结构构造体可通过化学切换而被用作存储器件，与半导体类似。在一方面，结构构造体可被构造成以电容的形式收获能量(例如：存储)以及释放该能量(例如：传递能量或者产生能量)。在一个例子中，非电解“干”电池设备可使用结构构造体制成，该结构构造体被构造成寄宿那些可作为电极的材料，电极在螺旋形的构造中被卷起(产生了十分紧凑的存储)。在另外一个实施例中，电解“湿”电池可使用结构构造体制成，该结构构造体被构造成寄宿那些可作为电极的材料，电极被排列在与电解媒介内的平行平面表征上。

在另一方面，结构构造体可以动能和电容能量的形式收集能量并将该能量(例如：转移能量或者产生能量)释放至其他的系统。在实施方式的这一方面，结构构造体可被构造成如角速度飞轮存储设备般存储动能和电容能量。例如结构构造体可被用于加强件，其中大部分的质量在飞轮设备的轮辋，其中轮辋可被设计成结构构造体的取向层；结构构造体提供加强轮辋的装置，继而加强而不会因旋转和疲劳摧毁该系统一在轮辋上存储有相当高的能量。这样一个结合结构构造体的角速度飞轮存储设备可呈现例如抗疲劳特性结构、抗应力和在冷热环境中的持续使用等特点。

所需实施方式专有地存在某一规模或多个规模上，为了各种功能和结果呈现特定的属性，结构构造体可被设计成在纳米、微米或更大的宏观规模上进行处理。这些功能可以包括被用作热阻塞和耐热性、热传递控制、热触发点、耐压性、让压性、压力触发点、压电效应(例如：层压缩的电子转移)、光学透明导电性和不透明性(例如：对于某些辐射波长)、光学触发、表面张力吸引力和斥力(例如：包括结构构造体中的受点和排斥点)、化学互相作用的区域或平台、化学惰性区域或平台、化学触发点、电子传输和导电用途、电惰性绝缘用途、抗腐蚀、抗生物增殖、化学降解用途(例如：降解结构与致癌物质的作用)、存储动能和传递、动能阻塞、抗张强度、硬度、更低或更大的重量以及密度的工程材料。设计结构构造体形成的新的工程材料的应用可在多种系统中使用这些功能，如燃料传输系统、化学传输系统、排水和灌溉系统、电力传输系统、能量收集系统、能量存储系统和能量产生系统。设计结构构造体形成的新工程材料可被用于多种建筑材料和零部件，例如汽车零部件、瓷砖、屋顶和地板材料、栅栏材料、框架构件、托板和插座。

虽然本说明书包含许多特定的实施例细节，但是这些不应当被解释为对于任何发明或可以要求保护的内容的范围的限制，而是解释为对于特定发明的特定实施例特定的特征的说明。也可以在单个实施例中组合地实现在独立实施例的上下文中在本说明书中描述的特定特征。相反，也可以在多个实施例中分别地或以任何适当的子组合来实现在单个实施例的上下文中描述的各个特征。此外，虽然可以将特征如上所述为以特定组合作为并且甚至初始如此要求保护，但是可以在一些情况下从组合切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且，所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变化。

类似地，在以特定顺序在附图中描述操作的同时，这不应当被理解为要求以所示的特定顺序或依序执行这样的操作，或者执行所有所示的操作，以获得期望的结果。在特定的情况下，多任务和并行处理可以是有益的。此外，在如上所述的实施例中的各个系统部件的分离不应当被理解为在所有的实施例中要求这样的分离。

只有一些实施方式和例子被描述，且可基于本说明书描述和解释作出其他的实施例、改进和变化。例如，所描述的技术、系统和仪器可被应用于从含有氢和碳的材料中萃取碳。本发明的特定的实施例为了解释的目的在此而被描述，但是在不偏离本发明的精神和范围内可做出各种改进。相应地，除了被所附的权利要求，本发明不受限制。

在先前未以引用方式并入本文的下述材料，本专利申请以引用方式并入下述材料中的每一个的主题的全文：美国专利申请号No.13/027,235，2011年2月14日提交的且标题为“DELIVERY SYSTEMS WITH IN-LINE SELECTIVE EXTRACTIONDEVICES AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION”；美国专利申请号No.13/027，188，2011年2月14日提交的且标题为“METHODS，DEVICES，ANDSYSTEMS FOR DETECTING PROPERTIES OF TARGET SAMPLES”；美国专利申请号No.13/027，068，2011年2月14日提交的且标题为“CARBON-BASED DURABLEGOODS AND RENEWABLE FUEL FROM BIOMASS WASTE DISSOCIATION”；美国专利申请号No.13/027，195，2011年2月14日提交的且标题为“OXYGENATED FUEL”；美国专利申请号No.13/027，196，2011年2月14日提交的且标题为“CARBONRECYCLING AND REINVESTMENT USING THERMOCHEMICAL REGENERATION”；美国专利申请号No.13/027，197，2011年2月14日提交的且标题为“MULTI-PURPOSERENEWABLE FUEL FOR ISOLATING CONTAMINANTS AND STORING ENERGY”；美国专利申请号No.13/027，185，2011年2月14日提交的且标题为“ENGINEEREDFUEL STORAGE，RESPECIATION AND TRANSPORT”。

Claims (38)

1.一种包括被构造成粘接常规材料的结构构造体的工程材料，所述结构构造体包括：

第一层，所述第一层包括晶体的矩阵特征并且具有第一厚度；以及

第二层，所述第二层包括晶体的矩阵特征并且具有第二厚度，其中：

所述第一层和第二层实质地相互平行，

所述第一层和第二层间隔一定距离，并且所述第一层和第二层之间存在区域，且

所述层中的至少一层被构造成粘接所述常规材料。

2.如权利要求1所述的工程材料，其中所述第一层和所述第二层之间的所述距离和所述第一厚度和所述第二厚度被选择以使得所述结构构造体通过毛细管作用选择性地粘接所述常规材料。

3.如权利要求1所述的工程材料，进一步包括至少一种位于所述第一层和所述第二层中的至少一层的所述矩阵特征中的掺杂剂。

4.如权利要求1所述的工程材料，进一步包括至少一种出现在所述第一层和所述第二层中的至少一层的边缘上的掺杂剂。

5.如权利要求4所述的工程材料，其中所述掺杂剂被选择以使得所述结构构造体通过分子间作用力选择性地粘接所述常规材料。

6.如权利要求1所述的工程材料，其中所述第一层和所述第二层被间隔物隔开。

7.如权利要求1所述的工程材料，其中所述第一层和所述第二层被构造在支承结构上。

8.如权利要求1所述的工程材料，其中所述第一层和所述第二层主要由氮化硼或碳组成。

9.如权利要求8所述的工程材料，其中所述氮化硼和所述碳是石墨烯层的形式。

10.如权利要求1所述的工程材料，其中被用于粘接所述常规材料的所述结构构造体的构造维持所述常规材料的材料特性。

11.如权利要求1所述的工程材料，其中被用于粘接所述常规材料的所述结构构造体的构造增强所述常规材料的材料特性。

12.如权利要求11所述的工程材料，其中所述常规材料的所述增强的材料特性为更低的密度下的增加的强度。

13.如权利要求1所述的工程材料，其中所述常规材料选自一组稀土金属。

14.如权利要求13所述的工程材料，其中被用于粘接所述稀土金属的所述结构构造体的构造维持所述稀土金属的材料特性。

15.一种结构构造体，包括：

第一层，所述第一层包括晶体的矩阵特征并且具有第一厚度；以及

第二层，所述第二层包括晶体的矩阵特征并且具有第二厚度，其中：

所述第一层和第二层实质地相互平行，

所述第一层和第二层间隔一定距离，并且所述第一层和第二层之间存在区域，

所述第一层和所述第二层中的至少一层被构造成接收常规材料，由此能够与所述常规材料相互作用。

16.如权利要求15所述的结构构造体，其中所述相互作用是化学反应。

17.如权利要求16所述的结构构造体，其中被构造成接收所述常规材料的所述层在所述化学反应中被消耗。

18.如权利要求17所述的结构构造体，其中被消耗的所述层可用贡献组成所述层的原子或分子修复。

19.如权利要求15所述的结构构造体，进一步包括至少一种位于所述第一层和所述第二层中的至少一层的所述矩阵特征中的掺杂剂。

20.如权利要求15所述的结构构造体，进一步包括至少一种出现在所述第一层和所述第二层中的至少一层的边缘上的掺杂剂。

21.如权利要求20所述的结构构造体，其中所述掺杂剂被选择以使得所述相互作用为通过表面张力实现的选择性粘接。

22.如权利要求15所述的结构构造体，其中所述第一层和所述第二层之间的所述距离和所述第一厚度和所述第二厚度被选择以使得所述相互作用为通过所述区域中的毛细管作用实现的选择性粘接。

23.如权利要求21或22所述的结构构造体，其中所述选择性粘接充当对所述常规材料的过滤过程。

24.如权利要求15所述的结构构造体，其中所述常规材料包括多种常规材料。

25.如权利要求24所述的结构构造体，其中所述相互作用是催化作用，因此可促进所述多个常规材料中至少一个的化学反应。

26.一种结构构造体，包括：

第一层，所述第一层包括晶体的矩阵特征并且具有第一厚度；以及

第二层，所述第二层包括晶体的矩阵特征并且具有第二厚度，其中：

所述第一层和第二层实质地相互平行，

所述第一层和第二层间隔一定距离，并且所述第一层和第二层之间存在区域，

所述第一层和所述第二层中的至少一层被构造成接收辐射能量，由此能够确定常规材料的存在。

27.如权利要求26所述的结构构造体，其中所述辐射能量包括热、光、声学和电磁能量。

28.如权利要求26所述的结构构造体，其中对所述常规材料的存在的所述确定包括确定所述常规材料的渗透和渗透模式的至少一种。

29.一种结构构造体，包括：

第一层，所述第一层包括晶体的矩阵特征并且具有第一厚度；以及

第二层，所述第二层包括晶体的矩阵特征并且具有第二厚度，其中：

所述第一层和第二层实质地相互平行，

所述第一层和第二层间隔一定距离，并且所述第一层和第二层之间存在区域，

所述第一层和所述第二层中的至少一层被构造成接收辐射能量，由此能够存储所述辐射能量。

30.如权利要求29所述的结构构造体，其中所述辐射能量包括热、光、声学和电磁和动能。

31.如权利要求29所述的结构构造体，其中所述结构构造体被用作飞轮设备，其中所述辐射能量的存储包括动能和电容能量。

32.一种被构造成具有电磁共振频率的结构构造体，所述结构构造体包括：

第一层，所述第一层包括晶体的矩阵特征并且具有第一厚度；以及

第二层，所述第二层包括晶体的矩阵特征并且具有第二厚度，其中：

所述第一层和所述第二层被排列以使得它们互相平行，

所述第一层和第二层间隔一定距离，并且所述第一层和第二层之间存在区域，

所述第一层被构造成在第一共振频率上电磁共振，且

所述第二层被构造成在第二共振频率上电磁共振。

33.如权利要求32所述的结构构造体，其中所述第一层和所述第二层之间的所述距离和所述第一厚度和所述第二厚度被选择以使得所述结构构造体在预先确定的共振频率上电磁共振。

34.如权利要求32所述的结构构造体，其中所述第一层和所述第二层被间隔物隔开。

35.如权利要求32所述的结构构造体，其中所述第一层和所述第二层被构造在支承结构上。

36.如权利要求32所述的结构构造体，其中所述第一厚度等于所述第二厚度且所述第一共振频率等于所述第二共振频率。

37.如权利要求32所述的结构构造体，进一步包括位于所述第一层和所述第二层中至少一层中的掺杂剂。

38.如权利要求32所述的结构构造体，其中所述第一层和所述第二层主要是由氮化硼或碳组成。

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