
海绵状的新型超物质可能比最脆弱的塑料更轻10倍。
新的超材料由石墨烯挤压并融合到一个庞大的蜘蛛网网络中。蓬松的结构看起来有点像迷幻的海洋生物,几乎完全是空心的。研究人员说,它的密度仅是普通石墨烯的5%。
更重要的是,尽管研究人员使用了石墨烯,但材料看似神奇的特性并不完全取决于所用的原子:秘密成分是这些原子对齐的方式,科学家说。
马萨诸塞州理工学院(MIT)的材料科学家Markus J. Buehler“您可以用任何东西代替材料本身。”在一份声明中说。 “几何形状是主要因素。这是有可能转移到许多事物的东西。”
石墨烯,一种由片状片组成的材料碳原子,是地球上最强的材料- 至少在2D纸上。在纸上,仅是原子厚的石墨烯的超薄片片具有独特的电气和顽强的强度。不幸的是,这些属性并不容易转化为用于构建事物的3D形状。 [7种改变战争的技术这是给出的
过去的模拟表明,将石墨烯原子定向一种特定的方式可以在三个维度上提高强度。但是,当研究人员试图在实验室中创建这些材料时,结果通常比预期的数百或数千倍。
比钢强
为了应对这一挑战,团队陷入了基础知识:分析原子水平的结构。从那里开始,研究人员创建了一个数学模型,该模型可以准确预测如何创建非常强大的超级物质。然后,研究人员使用精确量的热量和压力来产生所得的弯曲的迷宫结构,称为某些能力和压力这是1970年NASA科学家首先用数学描述的。
布勒说:“实际上,使用常规制造方法可能是不可能的。”
研究人员在1月6日发表的一项研究中报道,该材料的强度来自其巨大的表面区域与体积比率。杂志科学进步。在自然界中,诸如珊瑚和硅藻之类的海洋生物还利用了较大的地表面积比,在微小的尺度上实现了令人难以置信的强度。
“一旦我们创建了这些3D结构,我们想看看极限是什么 - 我们可以生产的最强材料是什么,” MIT的民用和环境工程研究人员Zhao Qin在声明中说。
科学家创建了一系列模型,建造了它们,然后使它们遭受紧张和压缩。研究人员创造的最强材料与最轻的塑料袋一样致密,但比钢质强。
研究人员说,创建这些超重材料的一个障碍是缺乏生产工业制造能力。但是,科学家说,有多种方式可以在更大的尺度上生产。
例如,实际颗粒可以用作通过化学蒸气沉积与石墨烯涂层的模板。然后,可以使用化学物质或物理技术将基础模板食用或剥离能力研究人员说,背后说。
研究人员说,将来,巨大的桥梁可以由能变的混凝土制成,由于材料中的所有无数空气口袋,它将是超湿,轻巧的,并且可以防止热和寒冷。
最初出版现场科学。