向沉重金屬告別:新型金屬材料99.99%是空氣

作者:一一奇聞 目錄:科學探索  時間:2022-02-24 

  波音公司宣稱,如果把雞蛋用這種材料包裹起來,即使從25層樓的高度掉下來也不會摔壞。他們希望利用這種材料來減輕飛機的重量。

研究者稱,這種材料的設計靈感來自骨骼的結構。

  新浪科技訊 北京時間10月16日消息,據英國《每日郵報》報道,波音公司近日公布了世界上最輕盈的金屬結構,其內部99.99%是空氣。波音公司宣稱,這種革命性的金屬材料比泡沫塑料還輕100倍,將引領航空設計的未來。

  這種金屬材料被稱為“迷你網格”(microlattice),非常輕盈,甚至能放在一朵蒲公英之上。它還具有很高的強度,波音公司宣稱,如果把雞蛋用這種材料包裹起來,即使從25層樓的高度掉下來也不會摔壞。

  “迷你網格”是一種三維開孔的聚合體結構,由互相連接的空心管組成,而管壁的厚度比人類頭發還要細1000倍。休斯研究實驗室(HRL)的建筑材料學家Sophia Yang參與了波音公司的這一項目,她說:“在我們的預期中,這種材料的主要應用領域就是作為航空結構組件。”

  同樣來自該實驗室的Tobias Schaedler博士說:“這種材料的巧妙之處在于將互相連接的空心管組裝成網格,這些空心管的管壁厚度只有100納米,比人類頭發還細1000倍。”

  除了極低的密度,“迷你網格”的開孔結構還使金屬具有了意想不到的力學行為,包括能從超過50%的壓縮狀態中完全恢復,以及具有極高的能量吸收能力。這一材料最初是應美國國防部先進研究項目局(DARPA)的要求進行開發的,可用作電池電極和催化劑載體,以及對聲學、振動或撞擊的能量進行抑制。

  休斯研究實驗室還于近日宣布,他們將在美國航空航天局(NASA)的“開創新局發展計劃”(Game Changing Development Program)的框架下,開發新的超輕材料,以用于建造未來的航天工具和結構。這些新材料將使NASA進行深空探索的航天器重量減少40%,從而使前往火星和更遠太空成為可能。

  對休斯研究實驗室來說,工作的重點便是在超輕的“迷你網格”材料基礎上,開發出新的超輕“三明治”板狀結構。簡單來說,這種結構就是以相對較厚的輕質材料為核心,在上方和下方連接堅固的超薄面板。“三明治”結構可以提供很高的抗扭和抗彎剛性,同時十分輕盈,因而已經成為航空工業中的輕質材料的標準設計。

  目前使用的材料是以泡沫和蜂窩結構為核心,而更加先進的核心結構將帶來重量的進一步減輕,并提升材料的性能。在Tobias Schaedler博士的帶領下,休斯研究實驗室的團隊將結合碳纖維復合面板,開發出重量更輕、強度更高的新型材料。

  “我們正在以超輕金屬‘迷你網格’這種突破性發明為基礎,作進一步的研究,使這項技術更加成熟,從而能應用于下一代的航天飛行工具。” Tobias Schaedler博士說道。

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