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新型纳米材料比纸薄千倍每平方米仅重0.1克
作者:腾讯科学  点击次数:1133  发布时间:2015-12-14 11:31:12

  美国一支科学家小组最新研制一种纳米材料,比纸张薄1000倍,被弯曲之后却足够坚实,该材料是由氧化铝制成。

  据国外媒体报道,一支科学家小组最新研制一种新型材料,它比纸张薄一千倍,却足够坚韧,即使被弯曲也不会出现结构改变。这种微型薄片材料是由氧化铝制成,首先这种材料能够手动操控,尽管它是纳米等级材料。

  这种超薄材料可用于航空航天领域,甚至促进昆虫飞行机器人技术快速发展。科学家进行了多年研究,最终设计出这种最薄、最轻的材料。目前,该材料的设计者是美国宾夕法尼亚大学研究人员。

  该项目负责人、美国宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院副教授伊戈尔-巴尔加汀(Igor Bargatin)称,之前科学家设计的纳米等级材料很结实,但是它们很难将其应用于宏观尺度。我们的最终目标是建立一个独立式纳米等级厚度的薄层材料,但是它的尺度足够大,可以手动操作,在这此前是无法实现的。

  正常情况下,像这样薄的材料被弯曲和扭曲之后将失去最初的结构特征。一位诺贝尔奖得主研制的石墨烯材料能够像单个碳原子一样薄,但为了避免卷曲,必须在帆布上延伸形成框架,该材料无需任何外界帮助便能恢复初始结构。但是它也存在着一个问题,由于其质量较重,很难应用于低质量的超薄膜设计。

  相比之下,最新研制的超薄材料使用皱状结构代替框架结构,这意味着它将不是“完全的平面”,而是一种类似蜂窝的三维结构,同时,它具有扁平薄层、连续性和完整的独立式特征。

  研究小组成员、宾夕法尼亚大学机械工程系副教授普拉桑特-普罗希特(Prashant Purohit)副教授强调称,它就像一个蛋品包装纸盒,但它是纳米等级。这个氧化铝薄层材料厚度在25-100纳米之间,以原子层等级堆叠在一起。

  巴尔加汀解释称,氧化铝实际上是一种陶瓷材料,人们会认为它非常容易破裂,但令研究人员惊奇的是,它并不会破裂。该材料弯曲、扭曲和恢复结构的方式,你或许会认为它是由塑料制成的。我第一次看到它时,很难相信这是真实的,蜂窝结构的薄层使其更加坚硬,从而避免自身出现折叠或者被卡在某一物体中。如果该材料出现裂缝,也不会延伸至整个结构,当裂缝进入垂直皱状壁时会停止扩散。

  研究小组成员凯芬-达瓦米(Keivan Davami)称,昆虫翅膀仅有数微米厚度,其大小受到细胞厚度的限制,最新研制的超薄材料每平方米仅重0.1克,比最薄的人造翅膀材料薄10倍。


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