密度僅為0.9毫克/毫升，只有塑料(8375, -80.00, -0.95%)的1/100——這就是目前世界上最輕的金屬。從發(fā)布的有關(guān)圖像資料來看，該金屬經(jīng)放大數(shù)倍后看起來就像一個鋼絲床墊，和骨頭內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)十分類似。
而從其實驗數(shù)據(jù)中得到的結(jié)論是，不同構(gòu)形的微觀結(jié)構(gòu)對材料力學及其他物理特性有顯著影響。
由此，此種超輕多孔材料的作用除了承載，還可進行對流換熱滿足溫度控制要求，以及吸收降低噪音、屏蔽電磁輻射、沖擊能量吸收、阻尼減振等。因此，超輕多孔材料的應用在多個領(lǐng)域，如航空航天、反恐、國防等領(lǐng)域均被寄予厚望。
一塊蜂窩狀的金屬物質(zhì)，穩(wěn)穩(wěn)地擱在一朵蒲公英白色絨球上，很容易隨風而散的蒲公英種子，竟安然維持原狀。這是飛機制造巨頭波音公司[微博]近日發(fā)布的一個視頻畫面，向觀眾解釋“什么樣的金屬堪稱世界上最輕的金屬”。
這種號稱最輕的金屬，整個結(jié)構(gòu)中99.9%是空氣，但又十分的強韌，它裹護的雞蛋從25米高空墜落可安然無恙。在材料科學家看來，如果將這種超輕多孔材料應用到航空航天器、高速列車、汽車等高耗能交通裝備上，將大大降低這些裝備的自重，提高燃油的經(jīng)濟性。長遠來看，超輕多孔材料將在國防、建筑、微電子領(lǐng)域大有可為。
目前，美國、日本、英國等設(shè)立了國家實驗室，致力于新型超輕材料的研究。通用、大眾、波音、空客等知名企業(yè)也設(shè)立了相應的實驗室，期盼更輕、性能更強大的材料能早日應用于自家的產(chǎn)品。
根據(jù)權(quán)威咨詢機構(gòu)預測，新材料中的輕量化材料和高性能合金市場規(guī)模到2019年分別可達到1331億美元和90.9億美元。
來自美國加州大學歐文分校、加州理工學校和HRL實驗室公司的研究人員們給出的答案是：密度僅為0.9毫克/毫升，只有塑料的1/100，厚度更是只有頭發(fā)的1/1000，低于所有的已知材料，所以堪稱世界上最輕的金屬。
依我們的常識，金屬絕非自然界密度較小的物質(zhì)。那么，最輕金屬又是如何成為密度最低的固體？
這種超輕金屬的研發(fā)成功，又是大自然的啟示。在波音公司的視頻中，研究者之一的Sophia Yang博士介紹說，人的骨頭外部堅硬，但里面基本是中空的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。雖然骨頭質(zhì)量不大，卻能承受極大的重量。
事實上，我們的自然界還存在大量類似人骨的超輕多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，例如植物的莖截面、鳥類翅膀截面、犀鳥嘴部橫截面，它們都穩(wěn)定地支持相關(guān)動植物的各種活動。
如果令金屬結(jié)構(gòu)類似于骨頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)，那么就能做到既輕且堅固。從波音發(fā)布的有限圖像資料來看，“最輕的金屬”經(jīng)放大數(shù)倍后看起來就像一個鋼絲床墊，和骨頭內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)十分類似。
研究人員將這種三維開放蜂窩聚合物結(jié)構(gòu)命名為微晶格。
根據(jù)研究人員在《自然》上發(fā)表的論文，這種微晶格金屬，首先利用光固化聚合物作為模板做出基本的結(jié)構(gòu)，然后使用紫外光將聚合物固化，創(chuàng)造出由支柱和支架組成的3D結(jié)構(gòu)。接著，以電鍍的方式在其表面鍍上一層超薄的鎳；最后，將之前作為支撐的熱聚合物以蝕刻的方式去除，就得到了最終的金屬部分。這種由連通中空管構(gòu)成的3D多孔聚合物材料，管壁厚度僅為100納米。
除了超輕，微晶格金屬還具備極佳的抗壓彈性和沖擊吸收力。被研究人員的手指使勁擠壓后，微晶格金屬迅速恢復了原狀。據(jù)介紹，特殊的結(jié)構(gòu)給了這種超輕材料不同于其他金屬的獨特性質(zhì)，它可以從超過50%的壓縮量中恢復。
超強沖擊吸收力，則是通過小學生熟知的高空扔雞蛋實驗來體現(xiàn)的。規(guī)則是從25米高的地方扔下一個雞蛋并設(shè)法保護雞蛋不破碎。通常情況下，學生會選擇使用大量泡沫紙及其他減震材料，將雞蛋層層包裹，但這并不能保證雞蛋一定完好。然而假如使用少量輕盈的微晶格金屬（大約0.9米的材料）包裹雞蛋再扔，雞蛋就能平安著陸。由此可以看出，微晶格金屬神奇的沖擊吸收力。這對于未來的應用十分關(guān)鍵。
Sophia Yang博士稱，這種微晶格金屬材料未來或許能夠用于飛機機艙的內(nèi)部裝飾。“在未來，這種材料可幫助波音公司節(jié)約大量的重量，使飛機更省油。”Yang博士補充道。
最輕的金屬3D打印打印原來可以放在蒲公英上，實在是不能更酷。如果您對3D打印感興趣，可以加我們的官方微信：CKLM88，每天推送3D打印最新資訊。3D打印，e鍵打印輕松搞定。
