世界最輕的材料 連蒲公英絨毛都壓不壞

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。

美國科學家研發出一種革命性新材料,直徑只有人的頭髮千分之一的中空管構成。

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膠的百分之一,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,研究發現並發表刊登在《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:「艾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西-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釐米0.9毫克。」

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新材料的柵格結構與艾菲爾鐵塔類似堅固。

同時,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。」

相比之下,一直佔據世界最輕固態材料寶座的矽氣凝膠,它的密度為每立方釐米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。

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