新型材料在壓力之下作出異常的反應(yīng)

Temming

最新制造出來的材料可不僅僅能夠承受壓力。不像眾多普通物體遇到壓力而收縮，這種材料——被設(shè)計用來展示天然材料所不具有的典型特性的合成結(jié)構(gòu)——在更大的壓力下反而發(fā)生膨脹。

這種反常的材料由一個中空的三維十字架構(gòu)成的網(wǎng)格組成——形狀類似六面管件——它的直徑僅僅屬于微米級。當外部水、空氣或者其他物質(zhì)的壓力增加，十字架的圓紋面會發(fā)生內(nèi)彎。因為這些十字架都連有杠桿，彎曲會令十字架發(fā)生轉(zhuǎn)動，并且相互推開，從而使得整個結(jié)構(gòu)體發(fā)生膨脹，來自德國卡爾斯魯厄研究院的物理學家，也是此項研究的合著者Jingyuan Qu說道。

這些研究人員在“如何將這套復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要素連接起來方面顯示出了極高的智慧，”來自美國得克薩斯大學的機械工程師Michael Haberman說道，他并沒有參與到此項研究工作中。

Qu和他的同事們使用微型3D打印技術(shù)，將他們的材料塑造成一個微型立方體，他們在發(fā)表于《PhysicalReview x》上的論文中就此進行了詳細的描述。當研究人員將此材料放入氣體腔中，并將大氣壓力從1個調(diào)整到5個時，立方體的體積大約增加了3%。

直到現(xiàn)在，研究人員僅僅在數(shù)學模型和計算機模擬中描述過這種壓力膨脹材料，來自馬耳他大學的材料科學家Joseph Grima說道。這種最新的材料提供了足夠的所需證據(jù)，即此種類型材料完全可以被制造出來，他表示道。

調(diào)整十字架的表面厚度可令這種新材料增大或減小膨脹：材料越厚，其結(jié)構(gòu)膨脹得就越少。在各種不同的壓力下，一種經(jīng)過精密調(diào)整而保持相同大小的超材料將會被用來制造更加堅韌的設(shè)備，它們能夠抵抗住來自深海或者外層真空中的巨大壓力。