盤點地表最強最輕的6種新材料

2020-12-06 新科學故事

材料創新帶來的巨大技術進步為未來世界提供了無盡的想像。 研究人員不斷開發出更強、更輕的新材料,未來交通運輸、醫療技術等各領域因此將變得更節能、更環保。 我們盤點了6種尖端材料,這些材料是有史以來發現的最輕和最強的新材料之一 。

微晶格金屬

微晶格金屬是世界上最輕的金屬和最輕的結構材料之一。 這種多孔材料由鎳磷管制備,密度低至0.9毫克/立方釐米。 潛在用途包括汽車工程,航空工程等領域。

三維石墨烯

三維石墨烯由純碳製成,利用被認為是地球上最強材料之一的超薄石墨烯。 麻省理工學院的研究人員通過設計出一種海綿狀結構的新材料,將二維石墨烯轉變為三維結構,其密度為鋼的5%,強度約為10倍。 超強且輕質的三維石墨烯已被證明比其二維石墨烯更強,並且通過積木式構造而提供更大的潛在用途。

碳炔由一組奧地利研究人員在2016年成功合成,研究人員稱其為所有已知材料中最強的-甚至超過石墨烯。碳炔被認為是碳同素異形體的「聖杯」,它由碳原子的單維鏈構成,具有很高的反應性,因此合成起來非常棘手。 該材料的強度是碳納米管的兩倍。

全碳氣凝膠由多孔碳管網構成的合成泡沫,是有史以來最輕的結構材料之一。該種氣溶膠由基爾大學和漢堡技術大學的研究人員開發,可任意變形,密度僅為0.18毫克/立方釐米,比發泡膠輕約75倍。 該材料可用於鋰離子電池的電極以達到減重的目的。

石墨烯氣凝膠

石墨烯氣凝膠被認為是世界上最輕的材料,密度僅為0.16毫克/立方釐米,由 浙江大學的研究人員開發,其密度比空氣低約7.5倍。 極強吸收特性使其可以吸收超過自身重量900倍的油和水,因此可用於浮油清理。

帽貝牙

帽貝牙發現於附著在巖石海岸上水生蝸牛上,被認為是世界上最強大的生物材料之一。 樸茨茅斯大學的一項研究顯示,用礦物蛋白複合物製成的帽貝牙比蜘蛛絲強得多。 它的高強度來源於其緊密堆積的礦物纖維,科學家們可以將其結合到人造複合材料中,以創造更強大的飛機、汽車,甚至牙齒填充物。

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