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科技 IT/LLNL开发出轻如气凝胶 强度却达10000倍的新型材料

本帖由 漂亮的石头2014-06-23 发布。版面名称:新闻聚焦

  1. 漂亮的石头

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    热门评论

    匿名人士 | 2014-06-23 16:09:38

    Google竟然可以上了

    支持:0 | 反对:0

    匿名人士 | 2014-06-23 16:17:56

    湖北电信表示目前自然状态不可上

    支持:0 | 反对:0


    试想一下,如果有一种材料,其强度坚固到足以用于打造飞机或汽车,但重量却轻如空气,是不是有一种很科幻的感觉?但过不了多久,这种事情可能就会成真了!因为来自美国麻省理工学院和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的一支研究团队,已经打造出了新型的超轻量级材料——它轻如气凝胶、但是强度却要比它墙上10000倍!也许未来某一天,航天和汽车设计都会发生彻底的改变。

    [​IMG]

    劳伦斯·利弗摩尔(Lawrence Livermore)工程师“Yayne”(Zheng Xiaoyu)在观看组成超轻量、超坚硬材料的晶体单元的微缩模型。

    [​IMG]

    LLNL研究团队及其微结构样例。​

    [​IMG]

    “气凝胶”(Aerogel),又称“冷冻烟雾”(frozen smoke)。​


    气凝胶有着令人难以置信的重量,目前的最轻记录保持者为每平方厘米只有0.16毫克的“aerographene”。除了保温、球拍和控制漏油等领域,美国宇航局还将之用于隔绝收集自彗星尾巴的“星尘任务”(Stardust mission)样本。

    由MIT/LNLL团队开发出的新材料,其实并不是气凝胶,而是“超级材料”(metamaterials)。虽然它是人造的,但却可以在自然界中找寻到它的足迹。

    研究人员的想法是,打造出具有气凝胶般“轻量级”的重量,但是强度却要给力得多。因此,新材料的强度,其实来自于自身的几何结构,而不是化学材料本身。

    至于新材料的制备,则是通过“微立体光刻投影”(projection micro-stereolithography)技术来实现的——这是桌面式3D打印的一种,但是作用于微观层面,以便于人们快速创建高度复杂的三维微结构层原型。

    尽管微粒体投影光刻的规模很小(microlattices),但其过程很像是制作桁架和大梁。而在这个过程中,所使用的材料竟然还可以进行切换。研究团队称,他们可以使用许多不同的材料,包括聚合物、金属和陶瓷等。


    起初,LLNL/MIT团队制作出了200至500纳米厚的金属膜层,然后熔掉聚合物基体模板,最后剩下的就是金属薄膜管的形态了。

    随后,该团队还用同样的方法,拿陶瓷来替代金属,并制作出了约50纳米厚的陶瓷管结构。这种材料的密度与之传统气凝胶相似,但强度却要高出后者4个数量级。

    再接下来,这支团队还打造了“陶瓷-聚合物”混合体(在聚合物中嵌入纳米陶瓷颗粒)。不过过程略有些不同,即通过加热来出去聚合物,从而使陶瓷颗粒成为致密的固体。

    LLNL工程师“Rayne”(Zheng Xiaoyu)称:“这些轻质材料至少可以承受自身160000倍的负荷”。

    在不远的将来,该裁量有望应用到飞机零部件、汽车和航天领域,而且最终强度可能会比实验室版本再强上100倍。

    相关研究结果已经发表在《科学》(Science)期刊上。

    [编译自:Gizmag , 来源:LNLL]
     
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