@ 2017.01.12 , 13:00
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轻型超级材料,比钢材坚韧十倍

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这块看起来长得像海绵的超级材料比塑料片还轻,但是它的坚韧程度却胜过钢材10倍之多。

新材料是将石墨烯打碎重组,最后组合成类似蜘蛛网的网状结构。从外表上看,蓬松的结构就像是神秘的海洋生物,但里面几乎完全中空,而且它的密度仅有原本石墨烯的5%。

更重要的是,虽然科学家们使用了石墨烯,但材料的强大性质并不局限在材料本身,更重要的原因是其中的原子排列方式。

美国麻省理工学院(MIT)的材料科学家Markus J. Buehler表示,你可以用任何东西来代替这种材料,但结构却是最主要的因素,因为它可以让许多东西发生变化。

石墨烯是由碳原子组成的薄片,也是地球上最坚韧的材料之一。石墨烯薄片仅有一层碳原子那么厚,但却具有着非凡的导电能力和拉伸能力。不幸的是,这种能力很难转化成三维空间的实物。

研究人员在一份声明中表示,之前的模拟实验中,我们发现通过对石墨烯原子进行定向的方式,能够提高它们在三维空间中的强度。但是,当研究人员在实验室中尝试制造这种材料时,结果往往比预计的弱了成百上千倍。

比钢铁还坚挺

为了迎接挑战,研究团队开始从最基础的做起:他们首先分析了该结构的原子水平。随后,他们通过数学建模来准确预测如何制造这种超级材料。研究人员还按理论数据,对实验热量和压力进行精准控制,最终制作出了这种能弯曲且复杂的结构,称之为gyroids。1970年美国宇航局(NASA)的一位科学家首次在数学模型中创建了这种材料。

Buehler表示,实际上传统的制作工艺根本不可能成功。

该研究已经于1月6号发表在《Science Advances》杂志上了,文中写到,这种材料的坚韧主要源于其巨大的表面积和体积比。在自然界中,像珊瑚和硅藻这样的海洋生物也是利用了巨大的表面积和体积比在小小的身躯上产生了不可思议的力量。

美国麻省理工学院土木与环境工程的研究员Zhao Qin在声明中表示,一旦我们能够制造出这种三维结构,我们便想知道它的极限在何处,我们到底能够制造出多坚韧的材料。

科学家们建造了一系列的模型,然后将实体制造出来,之后对它们进行拉伸和压缩测试。最终,研究人员手下的最强材料密度跟塑料袋一样轻,却比钢铁还坚韧。

研究人员表示,制造这些超级材料的一大障碍是工业产能跟不上。但科学家们表示,其实还是有很多方法对这种材料进行大规模生产的。

举个例子,可以用实际粒子作为模板,通过化学气相沉积的方式将石墨烯覆盖上去,下层模板可以通过化学或物理技术被腐蚀或剥离,最终石墨烯gyroid便留了下来。

在未来,大量的桥梁可以使用gyroid作为材料,它们将会变得坚固无比、质量轻盈,同时还能抗热防冻,而这一切都要感谢材料中无数的气泡。

本文译自 livescience,由译者 千里之外 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 24+1

  1. 3365648

    新型高级材料怎么交配?

  2. 二是我二
    @1 year ago
    3365649

    第一眼还以为这是飞机杯的新材料,这当然符合这个网站一贯的作风,细看才发现自己的小兄弟并不是什么金钢钻

  3. 食品级怪蜀黍
    @1 year ago
    3365650

    新型的材料被命名为石墨烯渣

  4. 六小0童
    @1 year ago
    3365658

    老太:你赶紧的送我去医院
    富豪:我儿子这是玩具儿童电动车
    老太:我膝盖都向前弯了你奶奶个腿

  5. 心已碎
    @1 year ago
    3365659

    什么时候能量产 说!

  6. remember
    @1 year ago
    3365669

    太空电梯要出现了吗?

  7. 艾尼路
    @1 year ago
    3365672

    大宝剑的材料终于找到了!

  8. 弯仔
    @1 year ago
    3365673

    用来做玩具应该不错

  9. 场地湿滑
    @1 year ago
    3365677

    之前说的石墨烯超薄安全套呢?急!在线等!

  10. 金鱼佬伯伯
    @1 year ago
    3365692

    耶~ 余生开上高达指日可待~!

  11. 大红
    @1 year ago
    3365706

    根据最后一句话:“震惊!黑心豆腐渣桥梁内部竟全是气泡!不转不是中国人!”

  12. 粪海蛆王
    @1 year ago
    3365713

    @Poi: 比钢材坚硬10倍如何正常交配?

  13. 3365763

    是不是说太空电梯的dlc已经进入“快了”阶段?

  14. 大葛格
    @1 year ago
    3365794

    先找液压机试试再说

  15. 3365817

    可以跟Jay的老二一拼

  16. 贵国民众
    @1 year ago
    3365821

    动不动就比钢坚硬,现在不还是用钢。

  17. prfect9000
    @1 year ago
    3365836

    看标题就知道这材料肯定绕不开石墨烯,点进来果然。

  18. 3365948

    @液压狂魔

  19. 3366094

    用这个造房子就不怕地震了吧

  20. 一丝风度
    @1 year ago
    3366485

    吊胃口的,一般人用不起

  21. 黑发肥
    @1 year ago
    3366656

    如果能量产那么长途充电车,长途充电小型飞行器就都不远了

  22. 3366666

    进来之前就想估计是哪家又要上市了发的软文。

  23. 我最牛
    @1 year ago
    3366680

    所以,什么时候能植入到假铅笔?

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