金屬木材，到底是個什么東西？
日前，美國研究人員開發(fā)出一種輕而堅固的新材料——他們稱之為“金屬木材”。因為它具有高金屬的機械強度和化學穩(wěn)定性，以及接近天然材料如木材的密度。相關論文近期發(fā)表在Nature旗下期刊Scientific Reports。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41598-018-36901-3
這種材料是一種鎳基多孔材料。材料的強度源于尺寸相關的承重鎳支柱的加強，其直徑小至17納米，其8 GPa屈服強度超過塊狀鎳的4倍。 這種材料的機械性能可通過改變納米級幾何形狀來控制，強度在90-880 MPa范圍內變化，模量在14-116 GPa范圍內變化，密度在880-14500 kg / m3范圍內變化。
研究人員“金屬木材”的微觀樣本
原子的堆垛方式決定了金屬的強度。例如，一個完美堆垛的鈦樣品的強度將是我們今天制造的任何鈦的10倍。這是因為在制備過程中不可避免會產生各種缺陷，從而影響材料整體性能，所受應力往往遠低于金屬本身的理論強度極限。
科研人員通過一種建筑學的方法，控制金屬納米尺度的分布減少缺陷的影響。每個原子被精細地擺放在適當的位置，獲得了驚人的強度重量比。下圖是這種材料的制備過程：
他們通過將幾百納米寬的塑料球懸浮在水中，當蒸發(fā)時水逐漸消失，球體變成整齊的結晶圖案。然后用薄的鉻電鍍并用鎳填充球體。最后塑料被溶解，剩下的就是一個帶孔洞的金屬支柱網絡，有大約70％是空的，使其足夠輕，因此相對于它的強度，密度非常低，可以漂浮在水中。一種不錯的想法是將金屬木材與其他材料相結合，例如注入正極和負極材料，可將金屬木材變成一種非常堅固的電池。
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文章來源：網絡
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