超轻纳米结构埃菲尔铁塔般通透坚固 有望刷新纪录

来源:中国土木科技网 | 2014-6-25

  法国埃菲尔铁塔和美国华盛顿纪念碑同样高大宏伟,它们有何不同之处?华盛顿纪念碑由沉重的石块建造,而埃菲尔铁塔由钢架搭建,靠结构承重,同时保持最大限度的通透性。

  美国麻省理工学院(MIT)和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)合作设计出一种新方法,以纳米微格为基础,将“结构承重”深入到微观尺度,造出极为通透而坚固的材料,同时具有高硬度、高强度、超低密度的优点。该方法还可用在多种材料上,如金属、高聚材料等,有望使相同重量的材料在硬度方面刷新纪录。相关论文发表在最近的《科学》杂志上。

  MIT布利特与阿莱克斯·德阿贝洛夫职业发展研究所工程设计副教授尼古拉斯·方解释说,通常,材料的硬度和强度会随着密度降低而降低,所以人们的骨密度下降后,会更容易骨折,通过计算设计出恰当结构来分配承重,就能像埃菲尔铁塔那样,以更轻重量维持同样强度。

  这种材料可以通过一种叫做“微立体光刻投影”的高精3D打印技术制造。据物理学家组织网6月20日(北京时间)报道,微结构的基本几何形状十几年前就已确定,但从数学上理解它却花了很多年。实验结果令人惊喜,效果比预期的还要好。方说:“我们发现,像气凝胶(一种泡沫玻璃)一样轻质疏松的材料就能达到固体橡胶的硬度,强度是同密度材料的400倍,载荷量超过相同重量材料的16万倍。”

  迄今为止,研究人员已经用金属、陶瓷和聚合物3种材料测试了该方法,重整后的微结构材料都拥有轻质高硬度的特性。LLNL的克里斯托弗·斯派德奇尼说:“它们属于世界上最轻的材料。由于自身的微观结构,使其在硬度上比相同密度的非整理材料如气凝胶,高出4个数量级。”

  方还指出,该方法在任何需要轻质、高硬、超强材料的地方都很有用,如在太空中,每增加一点重量都会大大增加发射成本。还可以用于便携设备中的电池,这也是亟须减轻重量的地方。

 
相关资讯
登录 | 注册
88订单网 版权所有 2013-2024 关于我们
客服电话:0769-82989878 24小时热线:13809277695
备案/许可证:粤ICP备14027189号-4