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星期二
2020年06月23日
第C06版:科技
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華學者研發“超級材料”

中國團隊研製出一種綜合性能強勁的“超級材料”

俞書宏院士

華學者研發“超級材料”

密度僅為鋼的六分之一,輕盈但強度、韌性超過傳統陶瓷與合金,可承受最低負一百二十攝氏度和最高

一百五十攝氏度的極端溫度,且“吸能”耐撞。

近期,中國科學技術大學俞書宏院士團隊研製出一種綜合性能強勁的“超級材料”,在汽車、航空航天、精密儀器等領域具有應用前景,並有望可替代工程塑料減少污染。

纖維素是世界上蘊藏量最豐富的天然高分子化合物,在樹木、水稻、小麥、棉花中都大量存在。少有人知的是,纖維素在微觀層面的性能強大,直徑小於頭髮絲萬分之一的納米纖維素,強度超過鋼鐵。但是,纖維素組成的宏觀材料卻變得“柔弱”。因此,在宏觀層面再現纖維素的強大性能,成為國際材料科研的重大挑戰。

近期,俞書宏團隊運用創新工藝,在國際上首次將納米纖維素加工成一種新材料。經檢驗,其密度僅為鋼的六分之一、航空鋁合金的一半,輕盈得多,卻“更強更韌”。

這種新材料的尺度穩定性極高,熱膨脹系數接近陶瓷。在零下一百二十攝氏度到零上一百五十攝氏度範圍內,當溫度改變一百攝氏度,其尺寸變化不到萬分之五。它還很“耐撞”,受到時速一百公里的撞擊,能瞬時將巨大的能量吸收耗散。受穿刺衝擊時只有局部損傷,沒有形變和裂紋,明顯優於陶瓷、塑料和鋁合金。

研究人員發現,新材料的超強性能來自獨特的複合結構,在納米尺度下是一種三維網絡結構,在更大的微米級層面則是一種“層疊”結構。

“就像把一層層蜘蛛網疊在一起,內部的結晶能提供高強度。受外力衝擊時,纖維間的氫鍵可迅速解離將能量吸收耗散,並逆向‘重生’。”研究組成員、中科大博士後管慶方說。

莘 華

2020-06-23 莘 華 1 1 澳门日报 content_52934.html 1 華學者研發“超級材料” /enpproperty-->