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我國學者研制出一種綜合性能強勁的“超級材料”
2020-05-26 06:05
來源:新華網
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     新華社合肥5月25日電(記者徐海濤)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,可承受從零下120攝氏度到零上150攝氏度的極端溫度,且“吸能”耐撞,這是中國科學技術大學俞書宏院士團隊研制的一種綜合性能強勁的“超級材料”,在汽車、航空航天等領域具有應用前景,并有望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生物質材料,在樹木、水稻、小麥、棉花中都大量存在。少有人知的是,纖維素在微觀層面性能強大,直徑小于頭發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”。

     據介紹,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120攝氏度到零上150攝氏度范圍內,當溫度改變100攝氏度,其尺寸變化不到萬分之五。它還很“耐撞”,受到時速100公里的撞擊,能瞬時將巨大的能量吸收耗散。受穿刺沖擊時只有局部損傷,沒有形變和裂紋,明顯優于陶瓷、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復合結構,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。

     日前,國際權威學術期刊《科學進展》發表了該成果。

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