麻省理工学院的工程师打印出既坚固又有弹性的合成“超材料”:一种新方法可以使可拉伸陶瓷、玻璃和金属用于防撕裂纺织品或可拉伸半导体。
MIT工程师造出“超级变形金刚材料”:硬得像石头,弹得像橡皮筋!
世界上有没有一种材料,既能硬得像水泥墙一样扛打,又能弹得像橡皮筋一样拉得老长老长?听起来是不是有点像变形金刚里的“超级材料”?最近,MIT(麻省理工学院)的一群“材料魔法师”还真就搞出了这么个玩意儿!
### 这玩意儿叫啥?——“超材料”(Metamaterials)
别被这名字吓到,其实就是“人造材料”。这些材料不是天然的,而是科学家们在显微镜下精心设计、3D打印出来的。它们的结构特别“心机”,虽然原材料可能是硬邦邦的陶瓷、玻璃或者金属,但通过特殊的“织法”,就能变得又能扛又能拉!
### 以前的思路:越硬越好?
以前的科学家们搞材料,都喜欢追求“刚”、“硬”、“稳”。毕竟谁不想做个结实的手机壳呢?但问题来了:材料越硬,就越脆,一摔就碎,比如你家的手机屏幕。这就像是一个肌肉猛男,力气大但一摔就骨折。
### MIT的新思路:刚柔并济,才是王道!
MIT的工程师们脑洞大开,想出了一个“双网结构”设计,就像是给硬邦邦的材料穿上了一层“弹簧内衣”。他们用一种类似有机玻璃的聚合物,打印出一种微观结构,里面有坚硬的“骨架”,也有柔软的“弹簧网”。结果呢?这种材料不仅能拉长到原来的4倍多,还不容易断!
对比一下,如果用同样的材料做成普通结构,它可能一拉就碎,脆得跟薯片一样。
### 看看对比视频:
左边是普通材料,轻轻一拉就“咔嚓”断了;
右边是MIT的新材料,拉得像个橡皮筋,还不断!
网友:这材料是不是偷偷练了瑜伽?♀️
## 灵感来自果冻?!——“水凝胶”的逆袭
你没听错,这群科学家居然从果冻(hydrogel)里找到了灵感!果冻大家都知道吧?软软的、Q弹的、还能晃来晃去。科学家们发现,果冻之所以这么“能屈能伸”,是因为它内部有两种不同结构的分子网络,一个硬一个软,互相“勾肩搭背”,所以才这么 tough(坚韧)。
MIT的团队就想:诶,我们能不能也搞个“果冻式超材料”?于是他们把这种“双网络结构”用到了3D打印上,做出了既能硬又能弹的材料。
## “钢筋+弹簧=变形金刚材料”
他们是怎么做的呢?简单说,就是先打印出一个像“钢筋骨架”一样的硬结构,然后再在上面“织”一层像弹簧一样的软结构。这就像你给一个铁笼子缠上了一堆橡皮筋,结果它就变得又能抗压,又能拉伸。
用MIT教授Carlos Portela的话说:
> “想象一下,你把一堆意大利面条(弹簧)缠在一个铁架子(骨架)上。当你用力拉的时候,面条和架子一起动,互相缠绕,越拉越紧,所以不容易断。”
是不是有点像你打结的耳机线?越扯越乱,但就是不断!
## 有缺陷反而更好?!
更神奇的是,他们发现,如果在材料里故意“留点疤”(制造一些小孔或缺陷),反而能让材料更不容易坏!这就像你打游戏时,故意留个血条不补满,反而能激发潜能。
研究团队发现,加了这些“小瑕疵”后,材料的拉伸能力翻倍,能量耗散能力翻三倍!这下好了,材料又硬又韧,简直是“反矛盾界的扛把子”。
## 未来用途:变形衣、电子皮肤、甚至人体支架!
这玩意儿能干啥?科学家们脑洞更大:
- 防撕裂布料:做衣服再也不怕刮坏啦!
- 柔性电子设备:手机、芯片能弯能折,还能戴手腕上!
- 生物支架:帮助医生种细胞、修组织,简直是医学界的“变形金刚”!
科学家说:
Carlos Portela教授表示:
> “我们现在正在开启一个全新的‘超材料’领域。你可以打印出金属或陶瓷的双网络结构,它们不仅更抗摔,还能拉得很长。”
## 总结一下:
MIT的科学家们用3D打印技术,造出了一种“刚柔并济”的新材料。它像果冻一样柔韧,又像钢筋一样结实,甚至还能“故意留疤”来增强性能!未来可能用在衣服、电子设备甚至人体修复上,简直是材料界的“六边形战士”!
一句话总结:
MIT造出了能拉能抗、不怕摔也不怕撕的“超级变形材料”,果冻和弹簧联手,干翻了传统材料!