【知识】世界上最轻的金属材料之一
2019-06-13 14:37:50
作者:本网整理 来源:材料基
世界上最轻的金属是什么?铝?还是锂?其实都不是。波音公司的工作人员向我们展示了非铝非锂的另一种金属——微格金属,它可能是世界上最轻的金属材料。
微格金属由微型空心管连接而成。空心管直径约100微米,壁厚只有100纳米。它们互相连接,构成了开放的蜂窝状聚合物结构。微格金属的结构又和人的骨头相似。骨头的内部是中空结构,看上去就像不规整的蜂窝一样,这意味着它质量很轻。微格金属是中空结构,中间的空气高达99.99%!因此也可以说微格金属主要由轻飘飘的空气构成,它甚至可以停放在蒲公英上,或者像羽毛一样从高处“漂浮”到地面上。
这种结构是如何被制造出来的呢?想象一下埃菲尔铁塔,它的重量仅是同等高度的传统建筑的几分之一,研究人员只不过是将这些设计原则建立在非常小的规模上而已。
研究人员说,空心管的连接在模拟埃菲尔铁塔的镂空结构的基础上,设计成蜂巢形状,使之更加坚硬和牢固。因此,微格金属异常坚硬,如果在鸡蛋表面包裹一层微格金属,让鸡蛋从20多层的高度自由落体,我们依然可以得到完好无损的鸡蛋。
除了坚硬和轻质的特性之外,研究人员还能通过改变聚合物的化学组成来改变微型金属的刚性,这就意味着研究人员既可以制造具备高度形变能力的柔软结构,也可以制造出坚硬的支撑结构。这就扩大了微格金属的应用范围。
微格金属的主要应用之一是航空航天部件。我们知道,航空航天器要想进入太空,需要消耗大量的燃料,而质量越重,所需要的燃料就越多。如果用微格金属制造航天航空器部件,不仅质量减轻,硬度可能也会有所提高,在减少燃料消耗的同时还能提升部件品质。
虽然现在微格金属主要应用在航空航天方面,但它还有许多潜能等待研究人员的挖掘,相信有一天,微格金属会惠及到生活的各个方面。
从古至今,人们对于宇宙的探索从未停歇,现在航天器的发明与应用使人们和浩瀚宇宙又近了一步。而微格金属将大大减轻航天器的质量,发挥出更大的作用。没错,今天小编就要为大家介绍一种非常轻盈的金属材料。
微格金属,这是什么?
微格金属(microlattice)是一种合成的多孔极轻金属材料,其表观密度只有0.9g/cm3。它由HRL实验室和加州大学及加州理工技术大学学者合作发展而成。2012年,大众机械评选微格金属为改变世界十大创新之一。
组织结构
微格金属(microlattice)是由连通中空管构成的3D多孔聚合物材料,中空管壁厚度是100um,仅是人体头发直径的千分之一,材料之间形成纵横交错的管道和空隙,形成一种三维开放蜂窝聚合物结构,经常用来与骨质结构类比;它99.99%的中空结构,意味着99.99%部分都是空气,余下的那0.01%是固体,令人不可思议的是,它竟然能够放置在一朵蒲公英上,一阵风刮过,估计能和蒲公英一样随风飘舞吧。
技术特点
金属微格的力学性质似弹性体,巧妙的多孔设计使其产生特殊的金属机械功能,即使压缩50%张力之后,仍能恢复成原来的模样。微格金属非常坚硬,具有超级高的能量吸收能力,波音公司曾做过这样的实验,他们让实验者将一枚鸡蛋包裹在该材料中,从25层高楼扔下都不会导致鸡蛋破损。这是不是很神奇啊。
应用
其应用主要在航空方面,当一种 99.99% 的结构都是空气的材料被用在飞机上时,最直接的结果是飞机重量变轻,为航空公司节约燃油。事实上,微格金属材料除了可以应用于飞机之上,也可以延伸到其他领域,它不仅可以用作震动和热的绝缘体、电池电极,还可以做催化剂的支架以及弹簧的能量储存器,如果用于我们的电脑或者手机上,它们就会变得更加轻薄便携。让我们共同期待这种新型材料一步步走近我们的生活吧!
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