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新華社華盛頓2月1日電(記者周舟)美英兩國研究人員最新開發出一種與金屬鈦一樣堅硬、重量卻只有其四分之一到五分之一的“金屬木頭”,其內部有大量奈米級孔洞。這種與自然材料類似的多孔結構使它具有更高的硬度-品質比,並可注入其他材料發揮更多功能。
金屬鈦重量輕、硬度高,又經得起捶擊和拉伸,目前廣泛應用在航空、醫療等行業。美國賓夕法尼亞大學機械工程與應用力學系助理教授詹姆斯·皮庫爾團隊説,他們開發的這種“金屬木頭”比鈦更輕,而且與自然界的木頭一樣具備外部有框架支撐、內部多孔的蜂窩狀結構,可以更堅硬,且支援類似細胞內外傳輸能量的活動。
研究人員在英國《科學報告》雜志上報告説,研究團隊利用直徑只有幾百奈米的小塑膠環作為結晶框架,並用類似電鍍技術的方法將鎳“鍍”到框架上,最後用溶劑將塑膠溶解,得到這種具有框架結構的材料。這塊材料在約1平方釐米面積上有10億個鎳“支柱”,一個“支柱”約10奈米寬,大概是100個鎳原子的寬度。
研究人員説,在這種框架結構中注入正負電極材料,材料就有望同時充當電池使用,甚至還可注入有機物,發揮生物功能。
皮庫爾説,此前制作類似硬度的材料只能做成一個跳蚤大小,而通過新方法制造的樣品是此前樣品的約400倍大。研究團隊下一步目標是將這一制作過程復制到更大尺寸的材料上,但目前大規模生産材料的設備尚待開發,且更大尺寸時金屬的拉伸性能還有待驗證。
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