MIT 3D列印比空氣輕、強度為鋼的10倍的結構材料

有沒想過有一天熱氣球不再是現在的熱氣球樣子，你無需需要一個真正的氣球，而是需要一個比空氣輕的材料，就可以乘著它漫遊天空？

麻省理工的科學家們正是這麼想的，他們嘗試通過3D列印石墨烯材料發明這樣的「熱氣球」，然而，他們發現他們發明的結構可能做熱氣球並不合適，但這種比空氣輕、強度為鋼的10倍的結構材料卻打開了建築領域的應用前景。

圖片：麻省理工的超輕超硬結構材料

「粉色珊瑚」？

史上超強大的三維結構

沒錯！只是看圖片，你或許會以為這種材料是珊瑚。這樣的顏色，這樣的畫風給人感覺似乎離剛性強這樣的力學特徵很遠。然而，奧妙正式來自於其看似曼妙的外觀結構...

來源：3ders

（A）三維石墨烯的幾種建模結構，包括從左到右，均勻分布的碳原子結構；具有三角形晶格的螺旋結構，進一步精細化為具有六角形晶格的螺旋結構。 （B）從左到右L = 3,5,10,15,20 nm五種大小的結構。（C）各種L值和壁厚的3D列印樣品。（D）和（E） 3D列印樣品的拉伸和衝擊試驗。

麻省理工學院的研究小組使用了一種高精度多材料3D印表機來製造這種強大的輕質材料。通過熔融石墨烯薄片，研究人員能夠製造出超強大的三維結構。

來源：MIT

重新設置石墨烯結構的想法類似於一張紙的形式變化: 當你把一張紙捲成管狀，它的強度遠大於壓平或者弄皺的時候，管狀形式因為他們的承受力加強已經在建築中得到應用, ,芝加哥的威利斯大廈, 就使用了一個管狀結構體系。3D列印技術使得最聰明的材料工程師可以用全新的形狀和形式進行實驗，通過結構提升材料的強度。

麻省理工學院的這項研究成果發表在Science Advances上，通過壓縮薄片狀的石墨烯，結合熱和壓力，最終產生一個強大的，穩定的結構，看起來有點像珊瑚。這種材料的意義在於對於建築的環保也非常有利，它的多孔結構和增大的表面積可以過濾水或空氣，對於未來的綠色建築結構有潛在的應用前景。如果將這種結構放大幾十倍幾百倍用於建築，碳元素材料帶來穩定的化學和機械性能，面對類似於超強風暴，漲潮等外界因素，這種材料的特性可以使得建築具有更好的韌性。

科學家們越來越發現結構和形狀對於實現材料本身的強度同樣重要。這樣的結構性材料的潛在應用並不緊緊局限於地球上的建築。還可以用來在太空建造空間站,甚至在其他星球上建造人類移居地,尤其是輕質建築材料可以顯著降低成本。

有趣的是科學家們發現這種結構材料如此強大，卻不是材料本身的屬性。通過複製其他材料，如塑料和金屬，同樣可以獲得超強的力學性能結果。

這個發現可能會在許多領域產生影響，例如混凝土結構，橋樑，而這些微小的幾何形狀也可以被證明是有用的過濾系統，無論是用於水過濾或是化學過濾處理。

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