你相信吗？比羽毛还轻的金属？不管你信不信，它就是真的。据外电报道，美国加利福尼亚州大学欧文分校和休斯研究实验室近日联合研制出世界上最轻的固体金属材料。这种材料有多轻？即便把它压在蒲公英上面，也不会损坏蒲公英的绒毛。这种新材料99.99%的成分是空气，其重量是聚苯乙烯泡沫塑料的1/100，其密度只有0.9毫克／立方厘米。
这项研究成果刊发在最新一期《科学》杂志上。 一位参与研究的名叫托比亚斯的博士介绍：“新材料的编织特点还让它拥有了超强的抗挤压性，研究人员把重物放在新金属上，把它压至之前厚度的50%，然而拿开重物后金属立马恢复到了之前厚度的98%，形状也丝毫没受影响。这种特性决定了它在震动缓冲方面会有较大的用途。”另外，这种材料不但具有超强的耐压性，还有“极高的能量吸收”属性。 据参与该研究项目的学者们介绍，该研究利用了纳米原理。这种新材料是由1/1000头发丝那样细的微型空心金属管编成。金属管以十字交叉的方式编成了斜纹网格，临近的网格之间还留有空隙。相比之下，其他包括硅气凝胶和泡沫金属在内的超轻材料的结构则是无序的，这意味着其强度、拉伸度、能量吸收以及传导能力都会比制造它们的原材料要差。 这种新材料未来可应用于隔音绝热、电池电极、震动缓冲等方面。研究人员还指出，当尺寸缩小到纳米范围时，这些材料的性能实际上会变得更强。 这种金属到底有多轻呢？一位研究人员这样说：“它有点像羽毛，会轻轻飘落。如果你将它从人的肩膀的高度扔下，它需要10多秒才能落地。” 据加利福尼亚州大学欧文分校介绍，这种超轻金属产生于美国国防部高等研究计划局属下的一个研究项目。 美国国防部高等研究计划局是美国国防部的一个下属机构，主要负责开发用于军事的新技术。该机构曾资助开发了很多项技术，这些技术对今天的世界都产生了重大的影响。它曾开发出的技术包括计算机网络技术、多国语言资源文件、字符转换技术等。 美国国防部高等研究计划局始建于1958年。其成立的背景是1957年苏联发射了世界第一颗人造地球卫星，其宗旨是要确保美国的军事技术领先世界。 灵感来自埃菲尔铁塔 这种新型超轻材料是一种循环式中空管微框格结构，分为纳米、微米、毫米3个层级。其制造过程是：先用一种自增生光敏聚合物波导样板做成雏形，再涂上一层非电镀镍涂层，然后将模板腐蚀掉，最终制成的金属微框格结构密度大于或等于0.9毫克/立方厘米，在被压缩超过50%后仍能完全恢复，能量吸收性能与人造橡胶相仿，比超轻气凝胶和碳纳米管泡沫还要轻。 这项不可思议的发明最初念头是从哪里来的呢？休斯研究实验室的托比亚斯 斯奇德勒向媒体介绍说：“如果你看一下埃菲尔铁塔或者是旧金山的金门大桥，你就会发现，相对它们的体量来说，它们是非常轻而结实的。奥妙就在于它们的建筑构造。埃菲尔铁塔就是由于它的设计，所以比埃及金字塔高得多，但却轻得多。我们就是要利用这种结构原因，来设计这种超轻材料的结构。”另一位科学家也表示，研究者们将法国埃菲尔铁塔和美国金门大桥的建筑结构原理引入纳米和微观尺度，对轻质材料进行了革新，从而研制出了这种世界上最轻的金属材料。 这种超轻金属比聚苯乙烯发泡塑料要轻100倍。斯奇德勒憧憬着这种材料的多种用途，比如航天工业。“这种材料的能量吸收性能使它可用于消音和防震。我们可以在毫米、微米和纳米的尺度上控制材料的结构，从而根据需要设计制作各种材料，用于各种用途。” 斯奇德勒说。
在这种最轻金属诞生前，世界上最轻的材料是气凝胶。气凝胶有个非常飘逸的别名，叫“冻住的烟雾”。原因是其密度可以达到每立方厘米一毫克，在常温状态下比空气的密度还低。 最早的气凝胶由一位美国化学家于1931年在打赌时发明出来，但早期的气凝胶非常易碎和昂贵，所以主要在实验室里使用。直到10年前美国宇航局开始对这种物质感兴趣，并让其发挥更为实际的用途，这种材料终于走出了实验室。在此后的数十年间，经过无数科学家的努力，气凝胶不断升级换代，质量越来越高，用途也越来越广泛。 世界上最轻的气凝胶是去年由美国宇航局科学家研制出来，并很快正式入选吉尼斯世界纪录。气凝胶又称干凝胶，是在保持凝胶骨架结构完整的情况下，将凝胶内溶剂干燥后的产物，因此具有纳米多孔结构、低密度、高孔隙率、高比表面积等结构特点。美国宇航局喷气推进实验室当时发布的新闻公报说，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。 |
