英國《自然》雜志16日發(fā)(fā)表了一項材料學(xué)最新成果：英國帝國理工學(xué)院團隊報告了一種全新人造超材料——強度增加但質(zhì)量依舊較輕，這種材料是利用多向晶格，并結合3D打印技術(shù)制成，而其中新型晶格則是根據強金屬合金的基本原理設計的。
晶格結構由重復節(jié)點(diǎn)和連接支柱組成，結合3D打印技術(shù)，制造出來(lái)的材料既輕便又結實(shí)。然而，一旦這些材料失效，會(huì )帶來(lái)災難性后果，這限制了它們的實(shí)際應用。而失效的原因在于這些材料的結構——晶格整體取向單一。

同樣的現(xiàn)象也存在于金屬單晶中，其結構類(lèi)似，內部會(huì )沿特定平面發(fā)(fā)生滑移而變形。不過(guò)，在包含不同取向晶粒的多晶材料中，晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進(jìn)一步蔓延，因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。
此次，帝國理工學(xué)院科研員模擬多晶材料，設計了具有粒狀結構的新型晶格狀超材料，使內部晶格的不同區(qū)域具有不同的取向。

研究人員發(fā)(fā)現(xiàn)，粒狀超材料（又稱(chēng)“變斑晶”）發(fā)(fā)生形變時(shí)，比傳統(tǒng)超材料更結實(shí)，更耐損。與多晶材料一樣，“變斑晶”的強度可以通過(guò)縮小每個(gè)粒狀晶格區(qū)域的尺寸來(lái)增強。

研發(fā)(fā)團隊創(chuàng )(chuàng)造了在施壓后能夠扭變成不同構型的特殊“變斑晶”，模仿的是晶體材料中類(lèi)似的重排。綜合而言，這些成果將會(huì )為科學(xué)界帶來(lái)更加結實(shí)且適合于各種應用的輕型3D打印材料。

新材料迭代的速度，除了與科研員對物質(zhì)基礎性狀的理解程度有關(guān)，還與新理論及相關(guān)驗證的效率有關(guān)，甚至與生產(chǎn)工藝、模擬工具的創(chuàng )(chuàng)新能力都息息相關(guān)。掌握其中的奧秘，學(xué)會(huì )調整某些參數(shù)，創(chuàng )(chuàng)造出符合生產(chǎn)、生活需求的全新材料，這就是化學(xué)家被喚作“魔法師”的重要原因。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)