新型金属材料结构控制可横跨7个尺度级别!

材料牛注：弗吉尼亚理工大学的研究人员采用新方法制备出轻质高强且具有超弹性的厘米级金属纳米结构材料。其伸缩性能优异，对任意三维结构的控制可从厘米到纳米跨越7个尺度级别。

研究人员在立体光刻3D打印技术上进行创新型改进，制备出一种新型金属材料。其内部结构为多层次的具有纳米级特征的分层晶格，而且包含纳米级空心管，其拉伸弹性远超传统的轻金属和泡沫陶瓷材料（4倍以上）。这种性能优异的结构使其可以用于需要高硬度、高强度、质轻且柔性大的工作场合，譬如空间工作站的内部结构、柔性装甲、轻质汽车和电池等。

“制作出横跨7个尺寸级别的三维微结构是非常难得的”，机械工程系助理教授Xiaoyu Zheng表示，“把纳米级特征通过三维多层结构“组装”在金属毛坯中，可以让我们获取一系列提前“设计”的性能，包括最小的质量、最大的强度和厘米尺度的超塑性等。”

研究人员的技术改进克服了目前限制3D打印纳米晶格伸缩性能的主要障碍，即高精度与大尺寸不可兼得。与之对比，石墨烯片作为一种可以在纳米尺度上制造的材料，其强度可以达到钢的100倍，但是若把它在三维尺度上增加尺寸，强度则会降低8个数量级。

Xiaoyu Zheng认为，通过新的工艺设计获得的高弹性和柔性使这种新型金属材料适合在严苛的环境中用于柔性传感器和电子设备中。

这种多层晶格结构具有较高的表面积，可以捕获大量光子。与传统的光伏面板获取的光子仅在表面聚集不同，光子可以从各个方向进入这种多层晶格结构内部。这有助于探索这种新型多功能金属材料在光子和能量获取方面的特性。

参考原文链接：Researchers develop centimetre scale structures with nanoscale features

本文由编辑部顾玥提供素材，李玉飞编译，点我加入材料人编辑部。