美英兩國研究人員開發(fā)出一種硬而輕的“金屬木頭”

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

金屬鈦重量輕、硬度高，又經得起捶擊和拉伸，目前廣泛應用在航空、醫(yī)療等行業(yè)。美國賓夕法尼亞大學機械工程與應用力學系助理教授詹姆斯·皮庫爾團隊說，他們開發(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、內部多孔的蜂窩狀結構，可以更堅硬，且支持類似細胞內外傳輸能量的活動。

研究人員在英國《科學報告》雜志上報告說，研究團隊利用直徑只有幾百納米的小塑料環(huán)作為結晶框架，并用類似電鍍技術的方法將鎳“鍍”到框架上，最后用溶劑將塑料溶解，得到這種具有框架結構的材料。這塊材料在約1平方厘米面積上有10億個鎳“支柱”，一個“支柱”約10納米寬，大概是100個鎳原子的寬度。

研究人員說，在這種框架結構中注入正負電極材料，材料就有望同時充當電池使用，甚至還可注入有機物，發(fā)揮生物功能。

皮庫爾說，此前制作類似硬度的材料只能做成一個跳蚤大小，而通過新方法制造的樣品是此前樣品的約400倍大。研究團隊下一步目標是將這一制作過程復制到更大尺寸的材料上，但目前大規(guī)模生產材料的設備尚待開發(fā)，且更大尺寸時金屬的拉伸性能還有待驗證。(記者周舟)

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