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美国科学家有望研制出以纳米微格为基础的超硬高通透材料

发布时间：2014/6/26 0:04:43

    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*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*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*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。