中科大研製出「超級材料」，強度超鋼鐵和航空合金，幾乎取之不盡

2020-10-18 時問新

近期，中國科學技術大學俞書宏院士帶領的科研團隊研製出一種用納米纖維素加工而成的「超級材料」。



該材料具有如下「超級」特性：它的密度只有鋼的六分之一，航空鋁合金的二分之一，也就是說，在相同體積下，它在比鋼和航空鋁合金輕得多。但是它的強度和韌性卻超過鋼鐵、陶瓷、傳統合金，而且具有極高的穩定性。在-120℃到150℃的範圍內，當溫度變化達到100度時，它的尺寸都只發生0.05%的變化。它還具有吸收能量和耐撞的特性，當它受到100千米/小時的時速的物體撞擊時，能夠瞬間吸收相撞時巨大的能量，而且不會產生裂紋和整體變形，只會產生局部的損傷。



這種材料在地球上存量巨大，相對於鐵礦石和鋁礦石，纖維素這種材料在自然界中儲藏量豐富，花草樹木、小麥、水稻、棉花等天然植物中廣泛存在。


為什麼它會如此「強勁」呢？因為很多事物從宏觀層面到微觀層面，特性和規律會發生巨大的變化。比如我們都知道牛頓的力學定律，但是牛頓力學只在宏觀層面適用，到了微觀的分子、原子層面，就不再適用了，所以在微觀層面產生了量子力學。同樣的，很多物質在宏觀世界和微觀世界的特性具有天壤之別。纖維素在宏觀層面比較「柔弱」，但是在微觀層面，在納米級的大小(1納米為1毫米的百萬分之一)，強度就超過了鋼鐵。它在微米大小的尺寸下，結構是層疊狀的，在納米大小的尺寸下，結構是三維網絡狀的，也就是說，在微觀層面尺寸下，這種纖維素的化學結構就變得獨特，所以它產生了超強的特性。



這種納米纖維素材料，可以應用在汽車、航空航天等行業，可以替代一部分傳統的材料，並減少環境汙染。


它有沒有可能被應用到坦克等裝備上提高防護能力呢？它還會被應用在什麼領域，大家可以發揮腦洞，歡迎留言討論。

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