由麻省理工學(xué)院（MIT）機(jī)械工程系終身教授方絢萊博士參與開發(fā)的微型晶格納米架構(gòu)材料，在《麻省理工學(xué)院技術(shù)評論》評選的2015年十項可能改變世界的技術(shù)中，排名第二，全球僅有美國和歐洲的數(shù)支團(tuán)隊掌握該技術(shù)。如今，基于這項顛覆性技術(shù)，方絢萊回國創(chuàng)業(yè)，力爭彌補(bǔ)我國在功能性復(fù)合材料領(lǐng)域的空白。

技術(shù)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(xué)院（MIT）的研究人員成功研發(fā)出一種質(zhì)量超輕且具有超高強(qiáng)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(qiáng)度提升了將近10000倍。以上研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的新成果被發(fā)表在了《科學(xué)》（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(shù)。他表示，該技術(shù)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(shù)通過改變材料結(jié)構(gòu)提升性能，使材料在擁有原本高強(qiáng)度、高硬度的同時，大幅減輕重量。

微納結(jié)構(gòu)超級材料即便是在超低密度情況下，其單位質(zhì)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)材料，并且其微觀單元具有納米級別尺寸，且具有非常強(qiáng)的結(jié)構(gòu)連接性。以上微納結(jié)構(gòu)單元被設(shè)計成可以承受拉伸或壓縮等負(fù)載。

研發(fā)歷程

當(dāng)時，研發(fā)團(tuán)隊的研究人員將聚合物作為模板制成了具有微觀晶格結(jié)構(gòu)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(jīng)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(zhì)量超輕的金屬晶格材料。

該研發(fā)團(tuán)隊重復(fù)試驗制造得到了具有微觀晶格結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，其在可比較的密度范圍內(nèi)其材料剛度比氣凝膠剛度更高。

最后，該研發(fā)團(tuán)隊通過利用略有不同的加工工藝試驗得到了強(qiáng)度為原強(qiáng)度三分之一的微觀幾何結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料。之后，聚合物經(jīng)過熱處理去除掉，陶瓷顆粒再結(jié)晶固化。由此得到的全新陶瓷材料呈現(xiàn)出相類似的強(qiáng)度、剛度特性，其材料的剛度又提升了100倍。

規(guī)模化難題

實現(xiàn)該材料結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，目前主要采用一項先進(jìn)的微納米打印技術(shù)層層構(gòu)建起來，但規(guī)模化生產(chǎn)仍然是難題。方絢萊說，希望在不斷加大研發(fā)的基礎(chǔ)上，解決產(chǎn)能瓶頸，達(dá)到規(guī)模效應(yīng)。預(yù)計將在3-5年的時間內(nèi)可以見到這項新材料的規(guī)模化應(yīng)用。

粉體圈 作者：啟東