神奇材料
研究人员研制出一种“金属木材”,其强度与钛相当,但重量轻到可以浮在水面上。
目前,他们每次只能生产少量这种金属木材。但如果能找到扩大生产工艺规模的方法,这种材料便可用于从高耐用智能手机到超轻量汽车等各类产品。
强度惊人
宾夕法尼亚大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和剑桥大学的研究人员在一项研究中详细介绍了他们制造这种金属木材的方法,该研究近期发表于《科学报告》期刊。
首先,他们将直径仅为数百纳米的微型塑料球悬浮于水中。随后,他们让水蒸发,使这些球体有序地堆叠排列。接着,他们采用一种称为电镀的工艺,在球体表面镀上一层镍。最后,他们使用溶剂溶解塑料球,只留下镍质晶格结构。
最终形成的材料约70%为空隙,但这种低密度并非该材料与木材的唯一共同之处。
“我们将其称为金属木材,不仅因为其密度与木材相近,更因为其蜂窝状结构,”研究员James Pikul在一份新闻稿中表示。“蜂窝状材料具有多孔性。如果你观察木纹,看到的正是这种结构:较厚、致密的部分用于支撑整体结构,而多孔部分则用于支持生物功能,例如细胞之间的物质运输。”
木材般的价值
目前,研究人员制作一块邮票大小的金属木材约需一天时间。但如果能有效扩大工艺规模,这种材料的潜在用途将十分广泛。
建筑师可利用这种材料设计强度与重量比更优的建筑,电子产品制造商则可将其涂覆于设备表面,在几乎不增加重量的前提下提升耐用性。研究人员甚至可能通过在孔隙中填充化学物质,将这种材料转化为轻质可充电电池。
加州大学欧文分校材料科学与工程副教授Timothy J. Rupert未参与该研究,他同样看到了这种金属木材在交通运输领域的潜在应用。
“可以设想,在沿用当前安全标准的前提下,打造一辆重量轻得多的汽车,”Rupert向《费城询问者报》表示。“这将对能源效率产生巨大影响。”
换言之,这种金属木材可能使电动汽车在单次充电后行驶更远的距离,从而消除目前阻碍部分驾驶者弃用化石燃料汽车、转而选择环保电动汽车的主要问题之一。



