由麻省理工學院（MIT）機械工程系終身教授方絢萊博士參與開發的微型晶格納米架構材料，在《麻省理工學院技術評論》評選的2015年十項可能改變世界的技術中，排名第二，全球僅有美國和歐洲的數支團隊掌握該技術。如今，基于這項顛覆性技術，方絢萊回國創業，力爭彌補我國在功能性復合材料領域的空白。

技術簡介

有資料顯示在2014下半年，來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和麻省理工學院（MIT）的研究人員成功研發出一種質量超輕且具有超高強度的新材料。該新材料密度與氣凝膠密度相同，但是由于其采用了微納加工制造工藝，其強度提升了將近10000倍。以上研究團隊發現的新成果被發表在了《科學》（Science）期刊雜志上。

日前，方絢萊在京受訪時解釋了這項顛覆性技術。他表示，該技術所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金屬和陶瓷等材料，新技術通過改變材料結構提升性能，使材料在擁有原本高強度、高硬度的同時，大幅減輕重量。

微納結構超級材料即便是在超低密度情況下，其單位質量密度始終維持在一定值。其中，該超級材料是由各向同性的微觀單元組成的網格結構材料，并且其微觀單元具有納米級別尺寸，且具有非常強的結構連接性。以上微納結構單元被設計成可以承受拉伸或壓縮等負載。

研發歷程

當時，研發團隊的研究人員將聚合物作為模板制成了具有微觀晶格結構的材料，還在該材料的表面鍍上了一層薄薄的金屬膜，厚度為200納米-500納米，再經過熱處理去除掉，就得到了薄薄的金屬膜管道。這樣一來就得到質量超輕的金屬晶格材料。

該研發團隊重復試驗制造得到了具有微觀晶格結構的聚合物材料，再次涂覆在其表面的是陶瓷材料，涂覆層厚度約為50納米，由此得到的陶瓷材料的密度與氣凝膠的密度相同。由于以上材料的微觀幾何結構，其在可比較的密度范圍內其材料剛度比氣凝膠剛度更高。

最后，該研發團隊通過利用略有不同的加工工藝試驗得到了強度為原強度三分之一的微觀幾何結構材料。研究人員通過將聚合物與納米陶瓷顆粒混合得到了聚合物-陶瓷混合晶格結構材料。之后，聚合物經過熱處理去除掉，陶瓷顆粒再結晶固化。由此得到的全新陶瓷材料呈現出相類似的強度、剛度特性，其材料的剛度又提升了100倍。

規模化難題

實現該材料結構的生產，目前主要采用一項先進的微納米打印技術層層構建起來，但規模化生產仍然是難題。方絢萊說，希望在不斷加大研發的基礎上，解決產能瓶頸，達到規模效應。預計將在3-5年的時間內可以見到這項新材料的規模化應用。

粉體圈 作者：啟東