世界最輕材料 壓不壞蒲公英絨毛(組圖)

2011-11-21 15:40

美國科學家研發出一種革命性新材料，由直徑只有人發千分之一的中空管構成。(網路圖片)

新材料的柵格結構與埃菲爾鐵塔類似。(網路圖片)

美國科學家研發出世界上重量最輕的固態材料，可以放在蒲公英上面，同時不會壓壞它的籽。這種新材料由微小的中空金屬管構成，金屬管的直徑只有人類頭髮的千分之一，它們組成十字形對角線圖案，中間留出一個小空間。

研究人員表示這種材料的空氣比重達到99.99%，重量只有聚苯乙烯泡沫塑料的百分之一，擁有極高的能量吸收能力。未來，這種新材料可用於製造隔熱裝置、電池電極以及一系列吸收聲音、振動或者衝擊波的產品。此項研究由加利福尼亞州大學歐文分校和HRL實驗室進行，研究發現刊登在最新一期《科學》雜誌上。

工程師表示這種新材料的強度來源於柵格式結構設計的特性。HRL實驗室的威廉-卡特說：「埃菲爾鐵塔或者金門大橋等現代建築均憑藉理想的建築結構而實現令人吃驚的輕量化。通過採用納米結構，我們正讓輕型材料發生革命性變化。」研究論文主執筆人托拜厄斯-斯查德勒說：「我們採用了相互連接的中空管構成的柵格結構，中空管的直徑只有一根人發的千分之一。這種材料的密度只有每立方厘米0.9毫克。」相比之下，一直佔據世界最輕固態材料寶座的硅氣凝膠的密度為每立方厘米1克。

包括氣凝膠和金屬泡沫在內的其他超輕材料採用隨機性微孔結構，無論是強度、硬度、能量吸收或者導電能力都不及製造它們時採用的原材料。為了研究金屬微型柵格結構的強度，研究人員對其進行壓縮，直至厚度減少一半。在撤走負載物之後，這種材料恢復98%的高度和最初的形狀。隨著重複進行壓縮，這種材料的強度和硬度不斷下降，但研究人員表示進一步壓縮後幾乎不發生任何變化。研究小組成員羅萊佐-瓦爾德維特說：「隨著尺度降至納米級，材料的強度實際上變得更強。如果同時採用微型柵格結構，你便獲得一種獨特的微孔材料。」