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admin 优德88中文 2019-04-17 166 0

科学家现已运用一种新技能将一般金属变成“金属木材”,其强度-分量比大大进步。宾夕法尼亚大学工程与运用科学学院,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和剑桥大学的科学家经过处理原子等级的资料,宣称现已制造出一块与钛相同巩固的镍片,但分量轻了1/5。

咱们日常运用的钢铁和其他金属并不像它们被描绘得那样强壮。构成钢、铝和钛等金属的晶体结构赋予它们强度和柔韧性,但这种结构不完美,因而所受应力有时远低于金属自身的理论强度极限。例如,假如钛具有抱负的结构,则其强度将进步10倍。

战胜这种状况的一种办法能够在一般木材中找到。纯纤维素是木材中的主要成分,但当它构成杂乱的木材结构时,它变得如此强壮,使木材和商用钢具有适当的强度。在宾夕法尼亚大学机械工程与运用力学系助理教授James Pikul的带领下,这项新研讨探讨了选用金属的新办法,并赋予其多孔结构,使木材具有强度。

在曩昔,这现现已过寻觅将熔融金属变成泡沫的办法,或许运用具有百纳米精度的3D打印来逐步构成类似木材的金属来完结。问题是金属泡沫3D打印进程很慢,很难从实验室规划扩展规划。

“咱们称之为金属木材的原因不仅仅是它的密度,木材的密度,而是它的细胞性质,”Pikul表明。“细胞资料是多孔的;假如你看看木纹,那就是你所看到的 - 那些厚而细密的部分用于固定结构,部分是多孔的,用于支撑生物功用,如往返运输细胞。咱们的结构很类似。咱们的区域厚而密,有巩固的金属支柱,多孔的区域有气隙。咱们只是在长度等级上操作,支柱的强度挨近理论最大值。”

依据研讨人员的说法,关键是要选用更小的等级来进步强度。他们经过将几百纳米宽的塑料球悬浮在水中来完成这一意图,并答应其蒸腾。当水消失时,球领会变成规整的几许结晶图画。然后用薄的铬电镀电镀,并用镍填充球体。然后塑料被溶解,剩余的是一个敞开的金属支柱网络,有70%的空间 - 使其满足轻,能够漂浮在水中。

到目前为止,测验金属现已是面积约为1平方厘米的金属薄片方式。并且,这是一个十分贵重的进程。但是,研讨人员的方针是能够更廉价地出产更多数量的资料。此外,团队需求了解“金属木材”的特性,例如敲击时是否洼陷或破碎。

该技能的另一个风趣的潜力是金属中的空白空间能够填充另一种资料。就像木材中的毛孔用于包容活细胞并运送水和营养相同,“金属木材”能够填充有例如电池等资料,以发生比如自供电机翼或假腿之类的东西。

该研讨宣布在《天然》子刊《科学报导》(Scientific Reports)上。

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