美研制出堅固輕質納米陶瓷

據美國麻省理工學院（MIT）《技術評論》雜志近日報道，美國科學家研制出了一種新的陶瓷材料，由納米支桿相互交錯而形成。研究人員表示，這是有史以來最堅固且最輕質的材料之一，如果他們能想到方法大規模制造出此類物質，那么，它可以被用來制造飛機、卡車以及電池的電極，研究發表在最新一期的《科學》雜志上。

由加州理工學院的材料科學家茱莉亞·格里爾領導的研究團隊發現，通過對納米材料的支桿和節點進行認真地設計，他們能制造出陶瓷、金屬和其他壓碎后能恢復的材料，就像海綿一樣。這種材料不僅堅固而且輕質，可以像羽毛一樣漂浮在空中。

傳統材料的強度、重量以及密度緊密相關，比如，陶瓷很堅固，但也很重，因此，它們不能被用來制造重量非常重要的物件，比如，汽車車身。而且，一旦陶瓷被打碎，它們就像玻璃一樣，粉身碎骨，無法復原。

但納米世界并不遵循這一規則。在納米尺度下，陶瓷的結構和力學屬性與其重量等屬性的聯系變得不那么密切，而且，其屬性可以被精確地修改。格里爾說：“對陶瓷來說，越小越堅固。”這意味著由陶瓷材料制成的納米尺度的構架可以兼顧輕質與堅固。

為了制造出陶瓷納米支架，格里爾團隊使用一種名為雙光子干涉光刻（相當于成本極低的3D激光打印技術）的技術，首先，他們用這一方法，使用聚合物制造出了所需的結構-網格，接著，用氧化鋁等陶瓷將聚合物包裹起來，隨后，再用氧等離子體對其進行蝕刻，最終只留下中空的陶瓷管網格。

研究人員表示，這種新材料或許非常適合用做制造電池的原料。納米結構擁有很大的表面積，而且非常輕質，這兩點結合起來，可以制造能快速充放且能容納很多能源的電池。實際上，格里爾表示，她正在與德國博世公司攜手將最新設計應用在鋰離子電池的制造過程中。endprint