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納米新材料可實(shí)現(xiàn)軟硬隨機(jī)轉(zhuǎn)換
最近更新時(shí)間：2013-8-21
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納米新材料可實(shí)現(xiàn)軟硬隨機(jī)轉(zhuǎn)換
好萊塢電影中的*，能將堅(jiān)硬的身體變成液態(tài)而迅速修復(fù)損傷，而事實(shí)上，材料的機(jī)械性質(zhì)由電子結(jié)構(gòu)來決定，要從根本上改變很難。但來自德國和中國一個(gè)聯(lián)合研究小組現(xiàn)已為人們帶來了這種材料的雛形。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月2日報(bào)道，德國漢堡大學(xué)、赫爾姆霍茨聯(lián)合會蓋斯特赫斯勒中心和中國沈陽的金屬研究院共同開發(fā)出一種神奇的納米材料，只需按一下按鈕，幾秒鐘內(nèi)就能改變自身的強(qiáng)度，從堅(jiān)硬易碎到柔軟而有韌性，整個(gè)質(zhì)變過程由電信號來控制。相關(guān)研究發(fā)表在一期《科學(xué)》雜志上。
煮蛋的軟硬可以由加熱時(shí)間來決定，但某些事情一旦確定就不可改變，比如煮硬的蛋無法變軟。在金屬與合金的時(shí)候也要面臨相似的問題，材料的屬性一經(jīng)設(shè)定，整個(gè)中就無法改變。因此工程師在設(shè)計(jì)機(jī)械屬性時(shí)，常常面臨著魚和熊掌不可兼得的困境，硬度越大，脆性也就越大，抗損傷的能力也就越差。
在開發(fā)過程中，研究人員將貴金屬材料如金或鉑放入酸溶液中腐蝕，材料里就形成了微小的管道和孔洞；然后將一種納米結(jié)構(gòu)材料灌注到整個(gè)孔道框架中，同時(shí)也讓每個(gè)微孔都充灌滿了可導(dǎo)電的液體（如簡單的鹽溶液或弱酸溶液），成為一種金屬和液體雜交的材料。
研究人員將這種新奇材料稱為金屬水聯(lián)體，其可以通過電信號激發(fā)，按一下按鈕就可改變材料屬性。有外加電流時(shí)，金屬表面原子鍵會加強(qiáng)，硬度增加；切斷電流則原子鍵減弱，材料也能變得更軟，抵抗損傷的能力更強(qiáng)，延展性也更好。
研究人員指出，這種新材料的機(jī)械性質(zhì)可在軟硬兩種狀態(tài)來回切換?；旧?，它也能自發(fā)而有選擇地生成電信號，所以在壓力集中的地方能自動變強(qiáng)硬，還能預(yù)防甚至修復(fù)斷裂損傷。
漢堡大學(xué)材料物理與技術(shù)學(xué)院教授約格·維繆勒說，該材料目前還處于基礎(chǔ)研究階段，但這是一個(gè)巨大進(jìn)步和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其具有廣闊的應(yīng)用前景，未來有望開發(fā)出能自動將一些裂痕瑕疵修復(fù)平整的高性能智能材料。