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盘点那些最新的物理学风暴-伟博体育

时间:2015-03-23     来源:新材料在线
物理学家们一直致力于“超材料”的研究,目前这些已研究出的“超级材料”都具有神奇的性能。类似于改变材料结构的处理已经研究得十分深入,接着就是关注材料力学性能的变化。

    在一些重要的会议中,经常提出一些有创意的设计,包括弹性陶瓷、隐身斗篷和可编程橡胶海绵。它们可以用作航天器的瓷砖或者地形感应鞋等。来自德国karlsruhe 理工学院的martinwegener教授说:“超级材料最初应用于电磁领域,接着是热力学领域,最近又发展为力学领域等各种各样的领域。” martin wegener教授还通过bbc指出,在不改变材料成分的情况下,“超级材料”可以经过各种奇妙的设计具有不同寻常的属性。

    转移潜在风险——可感知

    martin wegener教授一直致力于隐形课题。不过他的目标不是使物体隐身,他想规避物体受到的力学作用。去年他的实验室制作出蜂窝材料,这种特殊材料由固体晶格组成,在某些方向可以像流体一样转移物体受到的压力。

    现在,这种小型隐藏的器件边长小于1毫米,但经过法国物理学家和工程师的验证,这个小型器件的钻洞可以转移破坏性地震的振动模式。如果地面本身变成这种超级材料,就可以保护电站来避免电站的震动。在3月份的美国物理学会会议上,martin wegener教授介绍了他的最新成果——具有中心洞的隐身平板,并指出依靠这种设计原则,可以把它应用到任何人们想要的地方。

    定制你的专属——可编程

    在会议上,来自荷兰莱顿大学的博士生bastiaan florijn向记者展示了他的机械“可编程材料”。令人惊讶的是,这款可编程材料由低技术含量的橡胶板制成,橡胶板上具有一些洞。这些专门设计的洞具有两种尺寸,通过添加一个小夹开关,可以控制材料的横向或纵向压缩。最终,这种类似于超大号海绵的材料可以变硬,也可以变软,从而达到软硬材料之间的自由转换。

    如果这种材料在变软的情况下依然受压,就会产生了所谓“负刚度”这一性能,florijn说他还没有为这一材料找到合适的应用领域。

    这种平板还有另一个十分有用的性能——吸收能量。florijn说:“我们可以想象,如果在你开车的附近有很多小孩子,也许你会想拥有一个非常柔软的保险杠;如果你奔驰在高速公路上,也许你希望汽车保险杠是坚硬的。”他和他的同事还跟制鞋企业洽谈,意在制备出可以适应不同地形的鞋子。

    储能的引擎——负泊松比

    哈佛大学的katia bertoldi教授研究了一种弹性材料,该材料具有一个负泊松比。这意味着当你压缩它们时,材料不但没被压扁、压平,反而会向四周缩小。当你拉伸它们时,材料会向四周扩张。

    bertoldi教授利用这种弹性材料的性能进行了不同的尝试,包括在挤压材料时使它们吸收不同频率的声音。材料的泊松比和金属的疲劳性能相关,所以她曾与劳斯莱斯设计引擎部门合作,在这种材料的发动机中植入复杂裂纹。实验证明,在材料失效时可以承受更多次的压缩。bertoldi教授说:“利用这种材料独特的性能,我们可以以复杂或者简单的方式来制备材料。”

    弹性的管材——代替金属上太空

    加州理工学院的一个团队首创性的制备出非常小的陶瓷,在经过压应力后,材料弹回原来的50%。

    他们利用一种技术,制备出单原子层排列的材料,进而生产出网络状的空心陶瓷管。管壁只有几纳米厚,整个晶格比一张纸还薄。
lucas meza 博士说:“我可以同时手拿好几块这种材料,肉眼无法识别。”这种材料由氧化铝制成,氧化铝比钢材更坚硬,但通常十分脆。

    然而,这些小的合适壁厚的样品现在只具有简单的打击反弹能力。由于它们太小,无法使用。一旦拥有足够的投资,这种弹性陶瓷将在一些普通材料无法使用的领域发挥巨大的潜力。例如在宇宙飞船或喷气发动机上,应用这种耐高温的陶瓷瓷砖,来代替金属作为外壳使用。”盘点那些最新的物理学风暴——神奇的“超材料”。

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