标题:微结构可控材料：能让纸球先落地
作者:mathz
日期:2016-09-17 16:23
内容:
“同样体积的铅球和纸球，同时从楼顶自由落下，哪个先落地?”这是一道经典的物理学问题。但如果使用全球最前沿的微纳米架构材料技术之后，通过改变材料结构来提升性能，可使金属材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量，未来，这个题目的答案可能变成纸球先落地。
美国政府历来高度重视新材料发展，早在20世纪60年代末，就创建了全球首个跨学科材料实验室，并帮助建立了现代材料科学与工程学科，研究成果广泛应用于集成电路、太空望远镜、喷气发动机等领域。近年来，“微结构可控材料”项目(MCMA)成为备受关注的重点项目。
结构工程设计方法的革命性进步，使建造埃菲尔铁塔这样的建筑成为可能，并引领了摩天大楼时代的到来。埃菲尔铁塔采用的桁架结构可以像实心结构一样支撑相同的负重，但结构重量只有实心结构的十分之一。由此，科学家也想将这种大型工程的结构设计原理应用到材料微结构(晶粒级别)的构建技术中，以期显著提升材料性能，并为此启动了“微结构可控材料”项目。在该项目支持下，2011年，波音公司下属的HRL实验室开发出一种轻质金属镍气凝胶材料。其具有独特的纳米级多孔及三维网格结构，密度仅为0.9毫克/立方厘米，一张该材料置于蒲公英上的图片曾入选《自然》杂志年度十大图片。MCMA项目的最终目标是，能够通过对微结构的控制定制材料，以满足特定任务需求(如高强度材料、吸能材料等)。
在过去10余年里，麻省理工学院(MIT)机械工程系终身教授方绚莱博士一直从事该领域的深入研究。他研究的微型晶格纳米架构材料，在全球知名的《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，排名第二;其科研团队是目前全球在该领域的4支前沿国际团队之一。如今，基于这项颠覆性技术而成立的深圳摩方材料科技有限公司，在众多资本的推动下，产业化正在高速进行中，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。
日前，方绚莱接受《经济日报》记者专访时，解释了这项颠覆性技术。他表示，该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构来提升性能，可使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。
目前，该材料结构的生产主要采用先进的微纳米打印技术层层构建起来，但规模化生产仍面临难题。方绚莱表示，希望在不断加大研发的基础上，解决产能瓶颈，达到规模效应。预计，在3至5年内，将可以见到这项新材料的规模化应用。“可以 ..
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