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12月21日消息，目前，美國科學(xué)家最新研制一種超薄、超輕納米材料，比紙張薄1000倍，每平方米僅重0.1克，未來它可應(yīng)用于創(chuàng)新材料設(shè)計(jì)，甚至是飛機(jī)制造業(yè)。
目前，一支科學(xué)家小組最新研制一種新型材料，它比紙張薄一千倍，卻足夠堅(jiān)韌，即使被彎曲也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)改變。這種微型薄片材料是由氧化鋁制成，首先這種材料能夠手動(dòng)操控，盡管它是納米等級(jí)材料。
這種超薄材料可用于航空航天領(lǐng)域，甚至促進(jìn)昆蟲飛行機(jī)器人技術(shù)快速發(fā)展?？茖W(xué)家進(jìn)行了多年研究，最終設(shè)計(jì)出這種最薄、最輕的材料。目前，該材料的設(shè)計(jì)者是美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員。
該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、美國賓夕法尼亞大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院副教授伊戈?duì)?巴爾加汀(Igor Bargatin)稱，之前科學(xué)家設(shè)計(jì)的納米等級(jí)材料很結(jié)實(shí)，但是它們很難將其應(yīng)用于宏觀尺度。我們的最終目標(biāo)是建立一個(gè)獨(dú)立式納米等級(jí)厚度的薄層材料，但是它的尺度足夠大，可以手動(dòng)操作，在這此前是無法實(shí)現(xiàn)的。
正常情況下，像這樣薄的材料被彎曲和扭曲之后將失去最初的結(jié)構(gòu)特征。一位諾貝爾獎(jiǎng)得主研制的石墨烯材料能夠像單個(gè)碳原子一樣薄，但為了避免卷曲，必須在帆布上延伸形成框架，該材料無需任何外界幫助便能恢復(fù)初始結(jié)構(gòu)。但是它也存在著一個(gè)問題，由于其質(zhì)量較重，很難應(yīng)用于低質(zhì)量的超薄膜設(shè)計(jì)。
相比之下，最新研制的超薄材料使用皺狀結(jié)構(gòu)代替框架結(jié)構(gòu)，這意味著它將不是“完全的平面”，而是一種類似蜂窩的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)，它具有扁平薄層、連續(xù)性和完整的獨(dú)立式特征。
研究小組成員、賓夕法尼亞大學(xué)機(jī)械工程系副教授普拉桑特-普羅希特(Prashant Purohit)副教授強(qiáng)調(diào)稱，它就像一個(gè)蛋品包裝紙盒，但它是納米等級(jí)。這個(gè)氧化鋁薄層材料厚度在25-100納米之間，以原子層等級(jí)堆疊在一起。
巴爾加汀解釋稱，氧化鋁實(shí)際上是一種陶瓷材料，人們會(huì)認(rèn)為它非常容易破裂，但令研究人員驚奇的是，它并不會(huì)破裂。該材料彎曲、扭曲和恢復(fù)結(jié)構(gòu)的方式，你或許會(huì)認(rèn)為它是由塑料制成的。我第一次看到它時(shí)，很難相信這是真實(shí)的，蜂窩結(jié)構(gòu)的薄層使其更加堅(jiān)硬，從而避免自身出現(xiàn)折疊或者被卡在某一物體中。如果該材料出現(xiàn)裂縫，也不會(huì)延伸至整個(gè)結(jié)構(gòu)，當(dāng)裂縫進(jìn)入垂直皺狀壁時(shí)會(huì)停止擴(kuò)散。
研究小組成員凱芬-達(dá)瓦米(Keivan Davami)稱，昆蟲翅膀僅有數(shù)微米厚度，其大小受到細(xì)胞厚度的限制，最新研制的超薄材料每平方米僅重0.1克，比最薄的人造翅膀材料薄10倍。 |
