纳米陶瓷，你这是要逆天吗？

晓说

一种微观结构为纳米[/url]级埃菲尔铁塔状短棒的新型材料，成为目前人类制造的强度最高，密度最轻的物质。 如果研究人员能够找到大量生产该材料的方法，那么它就能够用来做飞机、卡车的骨架，甚至人们还可以用它做电池的电极。 加州理工的材料科学家Julia Greer发现通过精心设计纳米级短棒和链接，他们能够使得陶瓷、金属或者其他材料像海绵一样在挤压后恢复原状。这种材料强度很高，质量却很轻，甚至能够像羽毛一样漂浮在空中。这项工作于2014年9月11日报道在《science》上。 对于传统材料而言，强度，重量，密度是密不可分的。陶瓷强度很高但是相应的很重，人们无法用陶瓷做结构材料，而在某些时候（如汽车车身）重量至关重要。并且，当陶瓷破碎时，结果将是灾难性的，它会像玻璃一样粉碎。 然而，材料在纳米级别的情况下，规则悄然改变。在纳米尺寸下，材料的结构和机械性能和密度之类的性质并没有太大的关系。材料的结构和性能更容易自由的调整。 “对于陶瓷来说，越小越强韧”，麻省理工的Greer（是同位语就是吹Greer有多牛的不用翻译也行）如是说。这意味着将陶瓷做成纳米级别，不仅不可思议的轻，而且强度极高。 2011年，Greer与一家私人工程研发公司HRL实验室合作，制得了史上最轻材料——一种中空金属管。后来，她决意制备出拥有类似性质的陶瓷。这要求材料在纳米级别有很好的结构，同时也意味着材料制备变得更加困难。 为了制得陶瓷纳米结构，Greer课题组采用了双光子干涉平面印刷术。该技术和3D激光打印类似，产能极低。 起初，他们用此方法在一聚合物表面长出了理想晶格，之后将高分子晶格上喷涂氧化铝陶瓷，最后利用氧等离子体刻蚀掉聚合物，留下了规则排列的中空陶瓷管。 Greer课题组研究认为通过调整管壁厚度，有可能能够控制材料失效行为。当管壁变厚，陶瓷在预期应力下会突然粉碎。但是当管壁薄到10nm左右时，陶瓷会受压变形，压力消失时又会恢复原状。 “你绝想不到这些材料变形后会恢复，你下意识的觉得这些材料又硬又脆”， 美国能源部劳伦斯国家实验室材料制造领域的专家Christopher Spadaccini如是说。 麻省理工大学的[color=rgb(68, 68, 68) !important]材料工程师Nicholas Fang指出，这种新材料有望用于电池领域。纳米材料具有非常高的比表面积，而且很轻，可以用来制备快充电池。事实上，Greer讲她正在与德国[color=rgb(68, 68, 68) !important]博世集团合作，设法将该材料应用于锂空气电池方面。