威斯腾促销
伯豪生物转化医学服务平台
贝康招聘

Science:美科学家造出世界最轻材料

2011/11/21 来源:科技日报
分享: 
导读
最近,美国加州大学欧文分校休斯研究实验室(HRL)有限公司和加州理工学院共同开发出了世界上最轻的材料,密度仅0.9毫克/立方厘米,比聚苯乙烯泡沫塑料还要轻100倍。

据美国物理学家组织网11月18日(北京时间)报道,最近,美国加州大学欧文分校休斯研究实验室(HRL)有限公司和加州理工学院共同开发出了世界上最轻的材料,密度仅0.9毫克/立方厘米,比聚苯乙烯泡沫塑料还要轻100倍。相关论文发表在11月18日的《科学》杂志上。

超轻(每立方厘米小于10毫克)多孔材料在隔音绝热、电池电极、催化剂载体、声学研究、震动能量缓冲等方面都有很大应用。新材料具有独特的“微框格(micro-lattice)”多孔结构,即使在纳米、微米和毫米各级尺度,其构成也都是约99.99%的空气和0.01%的固体,为最轻材料划定了新界限。

该项目主要研究员、加州大学欧文分校机械与航空工程师洛伦佐·沃德维特说:“当材料尺寸小到纳米级,就会变得更强。结合这种性质,再让微框格变得可修整,就得到了独特的微孔材料。”

研究人员解释说,新型超轻材料是一种循环式中空管微框格结构,分为纳米、微米、毫米3个层级。先用一种自增生光敏聚合物波导样板做成雏形,再涂上一层非电镀镍涂层,然后将模板腐蚀掉,最终制成的金属微框格结构密度大于或等于0.9毫克/立方厘米,在被压缩超过50%后仍能完全恢复,能量吸收性能与人造橡胶相仿,比超轻气凝胶和碳纳米管泡沫还要轻。“造出这种材料的关键是用一种比头发还细1000倍的中空管相互连接成框格结构。”论文领导作者、HRL实验室托比厄斯·钱德勒说。

HRL实验室建筑材料主管威廉姆·卡特还把这种新材料和生活中的大型建筑材料作对比:“以埃菲尔铁塔或金门大桥为典型的现代建筑,其材料是极轻的,它们的承重效果是凭借着结构的支撑。我们把纳米和微观理念引入新材料,是对轻质材料的革新。”

无可争议的革新,从内至外。0.9毫克/立方厘米——当物质的结构达到了这种级别,其特性必然也遭刷新,这位托比厄斯·钱德勒几乎可以书写多孔结构材料的新属性了。而我们知道新材料在实验室里待不了太久,除了直接可想的应用在建筑结构外,它还可助跑新型微电机设备、缓冲部件、吸声材料,甚至是在新能源收集系统中分一杯羹,用它那绝妙的“变形”本事来贮存应变能。(生物探索)

相关英文论文摘要:

Ultralight Metallic Microlattices

Ultralight (<10 milligrams per cubic centimeter) cellular materials are desirable for thermal insulation; battery electrodes; catalyst supports; and acoustic, vibration, or shock energy damping. We present ultralight materials based on periodic hollow-tube microlattices. These materials are fabricated by starting with a template formed by self-propagating photopolymer waveguide prototyping, coating the template by electroless nickel plating, and subsequently etching away the template. The resulting metallic microlattices exhibit densities ρ ≥ 0.9 milligram per cubic centimeter, complete recovery after compression exceeding 50% strain, and energy absorption similar to elastomers. Young’s modulus E scales with density as E ~ ρ2, in contrast to the E ~ ρ3 scaling observed for ultralight aerogels and carbon nanotube foams with stochastic architecture. We attribute these properties to structural hierarchy at the nanometer, micrometer, and millimeter scales.

英文论文链接http://www.sciencemag.org/content/334/6058/962.abstract?sid=2b2ee38a-03c4-4d3c-9941-60646daaeec7

本网站所有注明“来源:生物探索”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物探索所有,其他平台转载需得到授权。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(editor@biodiscover.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。