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    研究人員開發新工藝制造高強度超輕材料 可用于汽車行業
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      飛機和汽車等行業使用的輕質材料需要盡可能輕且堅固。據外媒報道,德國亥姆霍茲研究中心(Helmholtz-Zentrum Geesthacht,HZG)與漢堡工業大學(TUHH)的研究團隊開發出超輕材料新工藝納米金屬桿,可在不同層次上形成嵌套網絡,進而提供超高強度。
     
     
      埃菲爾鐵塔建成于1889年,是當時世界上最高的建筑。它將大小不一的鐵梁進行巧妙地排列,具有超強穩定性。術語“分層”指的是一種由小梁支撐大梁的開放陣列的工程方法。一直以來,材料科學研究者都在試圖將這種方法應用于材料內部微觀結構中,如使用3-D打印機復制微米級工程桁架結構。但目前仍未找到新一代超強輕質建筑材料。論文聯合作者、HZG材料力學研究所的JörgWeißmüller教授表示:“原因之一是3D打印機最多只能打印約10,000束光束,且歷時數小時,不適用于實際應用。”
     
      但該團隊仍在不斷努力:如果通過將光速直徑縮小到幾納米,就能增強光束強度,那么可為制造輕巧而堅固的新型材料奠定基礎。但是,這種材料通常包含數萬億束光束,遠超當前所有打印機的能力。
     
      首先,該團隊將合金(93%銀+7%金)浸入稀硫酸中,溶解一半銀后,剩余材料自行重新排列,從而形成納米級光束的精密網絡。之后,研究人員在幾百度高溫下對該材料進行熱處理。Shi解釋說:“這種方法可將網絡粗化到150納米的光束大小,并保持原始架構。”
     
      最后,研究人員使用酸洗去其余銀,僅留下平均孔徑為15納米的金光束。結果呈現出兩種不同光束大小的分層材料,這一點和愛菲爾鐵塔完全不同。得益于其開放網絡結構,這種新材料的80%到90%為空氣,且密度僅為固態金屬的10%到20%。
     
      隨后,研究小組測試毫米級樣品的機械性能。JörgWeißmüller表示:“鑒于這種材料密度很低,因此它的關鍵機械參數(如強度和彈性模量)相對非常高。盡管已去除了大部分重量,但是這種材料還是比目前最先進的材料堅固的多。這也首次證明分層結構不僅適用于艾菲爾鐵塔等宏觀工程桁架結構,也適用于輕質網絡材料。”
     
      目前這種新材料尚不適用于輕質結構,因為黃金太過貴重且軟。但新的HZG材料設計方法可以應用于其他技術相關金屬,如鋁、鎂或鈦。但研究人員還面臨這一個問題,那就是目前他們只能制造小的毫米級樣本。Weißmüller表示:“目前可使用我們的工藝制造金屬絲甚至整個金屬片。未來,該材料將更多應用于真實場景中,如汽車領域,使汽車更輕便節能。”
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