全球最轻的材料研制成功 |
一支由加州大学尔湾分校(UCI)、HRL实验室和加州理工学院组成的研究小组表示,该团队已经研制出世界上最轻的材料。 该材料密度为0.9mg/cc,比聚苯乙烯泡沫塑料轻100倍。据报道,由于具有“微框格”蜂窝结构,这种材料是能够突破轻质材料的限制。研究人员已经能够使制造一种由99.99%空气和0.01%固体物质组成的材料,尺寸大小可为纳米级、微米级和毫米级。 HRL实验室主要研究人员托比亚斯沙德勒说,“研究关键是要造出一个由空心管相互连接的框格,管壁厚比头发还细1000倍。”该材料结构具有超强耐压性,在被压缩超过50%后几乎能完全恢复,并且还有极高的能量吸收,使纳米级产品拥有更高强度。 这种新材料的强度来源于栅格式结构设计的特性。HRL实验室的威廉-卡特说:“埃菲尔铁塔或者金门大桥等现代建筑均凭借理想的建筑结构而实现令人吃惊的轻量化。通过采用纳米结构,我们正让轻型材料发生革命性变化。”研究论文主执笔人托拜厄斯-斯查德勒说:“我们采用了相互连接的中空管构成的栅格结构,中空管的直径只有一根人发的千分之一。这种材料的密度只有每立方厘米0.9毫克。”相比之下,一直占据世界最轻固态材料宝座的硅气凝胶的密度为每立方厘米1克。 包括气凝胶和金属泡沫在内的其他超轻材料采用随机性微孔结构,无论是强度、硬度、能量吸收或者导电能力都不及制造它们时采用的原材料。为了研究金属微型栅格结构的强度,研究人员对其进行压缩,直至厚度减少一半。在撤走负载物之后,这种材料恢复98%的高度和最初的形状。随着重复进行压缩,这种材料的强度和硬度不断下降,但研究人员表示进一步压缩后几乎不发生任何变化。研究小组成员罗莱佐-瓦尔德维特说:“随着尺度降至纳米级,材料的强度实际上变得更强。如果同时采用微型栅格结构,你便获得一种独特的微孔材料。” 该材料是专为美国国防高级研究计划局开发的,可能被用于电池电极、声学、振动或冲击能量吸收等。 |