麻省理工研究出一種革命性新材料!比鋼硬1倍比塑料還輕
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一種最新材料,硬度是鋼鐵的一倍,但重量卻僅有鋼鐵的1/6,并且這種材料相對比較容易生產,可輕松大規模量產。毫無疑問,這當然是一種革命性的材料,甚至說這種材料或許可以改變如今的世界。然而這種材料過于理想,以至于很多人質疑它的真實性。
《自然》雜志在2022年2月2日發表了一項研究(標題Irreversible synthesis of an ultrastrong two-dimensional polymeric material),美國麻省理工學院的研究人員已經制造出了一種全新的革命性的材料。
他們使用了一種三聚氰胺的化合物的特性:在適當的條件下,這些單體可以在二維上生長,形成圓盤,相互堆疊,由各層之間的氫鍵固定在一起,結構變得非常穩定和牢固,從而生成了一種被稱為聚酰胺的二維片材。
研究表明,這種材料的彈性模量比防彈玻璃大4到6倍,其屈服強度,也就是打破材料所需的力量,是鋼材的兩倍,但密度只有鋼材的六分之一。
更關鍵的是,在片狀的分子平面,讓分子在二維上把自己勾在一起,這種機制可以在溶液中自發地發生,從而很容易地旋涂薄膜,正是因為它可以在溶液中自組裝,因而可以通過簡單地增加起始材料的數量,大量制造非常堅固但極薄的材料。
這意味著這種材料很有可能實現大規模的量產,一旦實現量產之后,他就可以應用在很多產品領域,比如汽車、航空、建筑、防彈等等,這將給很多行業帶來革命性的變化。
如果這種材料能夠量產,未來很多行業都會被顛覆
試想一下,如果未來生產出一種材料,它比鋼還硬一倍,但卻跟塑料一樣輕,那它就可以制作成防彈衣,這就可以用于武裝部隊或者警察;另外用來制作火箭將可以大大降低火箭的重量,降低發射成本。
汽車,未來新能源汽車取代傳統燃料汽車將是不可避免的一個趨勢,有很多國家已經列出計劃表,計劃在2035年之后淘汰傳統燃油車,停止燃油車的銷售,到時市場上只能銷售新能源汽車。
而目前影響新能源汽車普及的有幾個因素,比如充電效率,續航里程等等。想要提高新能源汽車的續航里程,除了從電池上解決問題之外,車身材料也是一個重要的突破點,如果未來有一種比鋼還硬卻比鋼輕6倍的材料能夠應用在新能源汽車上,這樣將可以大大降低新能源汽車本身的重量,從而降低耗能,這樣可以提高新能源汽車的續航里程。
當然類似這種改變不只是在汽車行業,對那些對材料要求更硬更輕的行業同樣會產生很大的沖擊。
發明這種革命性材料的第一作者是華裔科學家
麻省理工大學在材料科學研究方面確實夠厲害,在這我們也感嘆這種材料確實夠強大,而研究出這種材料的作者之一,其實是一位華裔科學家。
這項研究來自麻省理工學院化學工程教授邁克爾·斯特拉諾(Michael Strano) 領導的團隊,第一作者是博士后曾玉偉(Yuwen Zeng)。

