美英兩國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出一種硬而輕的“金屬木頭”

美英兩國(guó)研究人員最新開(kāi)發(fā)出一種與金屬鈦一樣堅(jiān)硬、重量卻只有其四分之一到五分之一的“金屬木頭”，其內(nèi)部有大量納米級(jí)孔洞。這種與自然材料類似的多孔結(jié)構(gòu)使它具有更高的硬度-質(zhì)量比，并可注入其他材料發(fā)揮更多功能。

金屬鈦重量輕、硬度高，又經(jīng)得起捶擊和拉伸，目前廣泛應(yīng)用在航空、醫(yī)療等行業(yè)。美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)機(jī)械工程與應(yīng)用力學(xué)系助理教授詹姆斯·皮庫(kù)爾團(tuán)隊(duì)說(shuō)，他們開(kāi)發(fā)的這種“金屬木頭”比鈦更輕，而且與自然界的木頭一樣具備外部有框架支撐、內(nèi)部多孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可以更堅(jiān)硬，且支持類似細(xì)胞內(nèi)外傳輸能量的活動(dòng)。

研究人員在英國(guó)《科學(xué)報(bào)告》雜志上報(bào)告說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)利用直徑只有幾百納米的小塑料環(huán)作為結(jié)晶框架，并用類似電鍍技術(shù)的方法將鎳“鍍”到框架上，最后用溶劑將塑料溶解，得到這種具有框架結(jié)構(gòu)的材料。這塊材料在約1平方厘米面積上有10億個(gè)鎳“支柱”，一個(gè)“支柱”約10納米寬，大概是100個(gè)鎳原子的寬度。

研究人員說(shuō)，在這種框架結(jié)構(gòu)中注入正負(fù)電極材料，材料就有望同時(shí)充當(dāng)電池使用，甚至還可注入有機(jī)物，發(fā)揮生物功能。

皮庫(kù)爾說(shuō)，此前制作類似硬度的材料只能做成一個(gè)跳蚤大小，而通過(guò)新方法制造的樣品是此前樣品的約400倍大。研究團(tuán)隊(duì)下一步目標(biāo)是將這一制作過(guò)程復(fù)制到更大尺寸的材料上，但目前大規(guī)模生產(chǎn)材料的設(shè)備尚待開(kāi)發(fā)，且更大尺寸時(shí)金屬的拉伸性能還有待驗(yàn)證。(記者周舟)

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