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麻省理工开发出可承受超音速冲击的超轻材料
日期: 2021年07月09日 09:13      
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  麻省理工学院、加州理工学院等组成的联合团队最近的一项研究表明,其研发的根据精确的纳米尺度结构设计的“纳米结构”材料,很有潜力用来制造轻型装甲、防护涂层、防爆罩和作为其他抗冲击材料的候选。这种新型碳基材料既轻又硬,可能成为凯夫拉纤维和钢的替代品。
  研究人员用纳米尺度的碳素支柱制造了一种超轻材料,使材料具有韧性和机械鲁棒性。他们首先使用双光子光刻技术制造了一种纳米结构的材料,这种技术使用快速、高功率的激光在光敏树脂中固化微观结构。研究人员构建了一个被称为四面体的重复图案——一种由微观支柱组成的晶格结构。在形成晶格结构后,研究人员将剩余的树脂洗掉,并将其放在高温真空炉中,将聚合物转化为碳,留下一种超轻的纳米结构碳材料。科学家通过用微粒以超音速发射来测试这种材料的弹性,发现这种比人类头发丝宽度还细的材料可以防止微粒穿透它,甚至在微粒速度超过音速2倍以上时仍然可以有效防止穿透。研究人员计算出,与钢、凯夫拉纤维、铝和其他同等重量的抗冲击材料相比,这种新材料在吸收冲击方面更有效。该研究发表在《自然-材料》上。
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