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美国科学家研发出一种革命性新材料,由直径只有人发千分之一的中空管构成

新材料的栅格结构与埃菲尔铁塔类似

  北京时间11月21日消息,美国科学家研发出世界上重量最轻的固态材料,可以放在蒲公英上面,同时不会压坏它的籽。这种新材料由微小的中空金属管构成,金属管的直径只有人类头发的千分之一,它们组成十字形对角线图案,中间留出一个小空间。

  研究人员表示这种材料的空气比重达到99.99%,重量只有聚苯乙烯泡沫塑料的百分之一,拥有极高的能量吸收能力。未来,这种新材料可用于制造隔热装置、电池电极以及一系列吸收声音、振动或者冲击波的产品。此项研究由加利福尼亚州大学欧文分校和HRL实验室进行,研究发现刊登在最新一期《科学》杂志上。

  工程师表示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。”

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