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| 美國科學(xué)家研制出新型輕質(zhì)高強納米陶瓷 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-09-17 09:48:34 瀏覽次數： |
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納米陶瓷可作為飛機發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵部件 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）據美國麻省理工學(xué)院（MIT）《技術(shù)評論》雜志近日報道，美國科學(xué)家研制出了一種新的陶瓷材料，由納米支桿相互交錯而形成。研究人員表示，這是有史以來(lái)最堅固且最輕質(zhì)的材料之一，如果他們能想到方法大規模制造出此類(lèi)物質(zhì)，那么，它可以被用來(lái)制造飛機、卡車(chē)以及電池的電極，研究發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上。
由加州理工學(xué)院的材料科學(xué)家茱莉亞·格里爾領(lǐng)導的研究團隊發(fā)現，通過(guò)對納米材料的支桿和節點(diǎn)進(jìn)行認真地設計，他們能制造出陶瓷、金屬和其他壓碎后能恢復的材料，就像海綿一樣。這種材料不僅堅固而且輕質(zhì)，可以像羽毛一樣漂浮在空中。
傳統材料的強度、重量以及密度緊密相關(guān)，比如，陶瓷很堅固，但也很重，因此，它們不能被用來(lái)制造重量非常重要的物件，比如，汽車(chē)車(chē)身。而且，一旦陶瓷被打碎，它們就像玻璃一樣，粉身碎骨，無(wú)法復原。
但納米世界并不遵循這一規則。在納米尺度下，陶瓷的結構和力學(xué)屬性與其重量等屬性的聯(lián)系變得不那么密切，而且，其屬性可以被精確地修改。格里爾說(shuō)：“對陶瓷來(lái)說(shuō)，越小越堅固。”這意味著(zhù)由陶瓷材料制成的納米尺度的構架可以兼顧輕質(zhì)與堅固。
為了制造出陶瓷納米支架，格里爾團隊使用一種名為雙光子干涉光刻（相當于成本極低的3D激光打印技術(shù)）的技術(shù)，首先，他們用這一方法，使用聚合物制造出了所需的結構-網(wǎng)格，接著(zhù)，用氧化鋁等陶瓷將聚合物包裹起來(lái)，隨后，再用氧等離子體對其進(jìn)行蝕刻，最終只留下中空的陶瓷管網(wǎng)格。
格里爾團隊證明，通過(guò)改變管壁的厚度，可以很好地對材料是否容易破碎進(jìn)行控制。當管壁很厚時(shí)，陶瓷會(huì )在壓力下粉碎，和我們想象的一樣，但當管壁僅為10納米厚時(shí)，材料在壓力下也會(huì )彎曲，但隨后會(huì )恢復其形狀。
研究人員表示，這種新材料或許非常適合用做制造電池的原料。納米結構擁有很大的表面積，而且非常輕質(zhì)，這兩點(diǎn)結合起來(lái)，可以制造能快速充放且能容納很多能源的電池。實(shí)際上，格里爾表示，她正在與德國博世公司攜手將最新設計應用在鋰離子電池的制造過(guò)程中。
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