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研究人员开发出一种硬而轻的“金属木头”

 发布时间:2020-08-27

  新华社华盛顿2月1日电(记者周舟)美英两国研究人员最新开发出一种与金属钛一样坚硬、重量却只有其四分之一到五分之一的“金属木头”,其内部有大量纳米级孔洞。这种与自然材料类似的多孔结构使它具有更高的硬度-质量比,并可注入其他材料发挥更多功能。

  金属钛重量轻、硬度高,又经得起捶击和拉伸,目前广泛应用在航空、医疗等行业。美国宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系助理教授詹姆斯·皮库尔团队说,他们开发的这种“金属木头”比钛更轻,而且与自然界的木头一样具备外部有框架支撑、内部多孔的蜂窝状结构,可以更坚硬,且支持类似细胞内外传输能量的活动。

  研究人员在英国《科学报告》杂志上报告说,研究团队利用直径只有几百纳米的小塑料环作为结晶框架,并用类似电镀技术的方法将镍“镀”到框架上,最后用溶剂将塑料溶解,得到这种具有框架结构的材料。这块材料在约1平方厘米面积上有10亿个镍“支柱”,一个“支柱”约10纳米宽,大概是100个镍原子的宽度。

  研究人员说,在这种框架结构中注入正负电极材料,材料就有望同时充当电池使用,甚至还可注入有机物,发挥生物功能。

  皮库尔说,此前制作类似硬度的材料只能做成一个跳蚤大小,而通过新方法制造的样品是此前样品的约400倍大。研究团队下一步目标是将这一制作过程复制到更大尺寸的材料上,但目前大规模生产材料的设备尚待开发,且更大尺寸时金属的拉伸性能还有待验证。

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