華人科學家胡良兵教授團隊製造出各向異性的金屬木材

木材和各樣金屬自古以來就是人類歷史上不可缺少的原材料，他們的發展也見證了人類文明的滄海桑田。在物質高度發達的今天，木材及和金屬也早已遍布我們生活中的各個角落。然而，木材和金屬是性質大不相同的兩種材料。你可曾想過木材和金屬的性質能結合起來，成為一種全新的材料？

近日，美國馬里蘭大學的華人科學家胡良兵教授團隊在《Advanced Materials》雜誌上報道了一種金屬木材，這種金屬木材具有超高的各向異性的導熱和導電性，並有著比普通木材更高的機械強度，這一發明有望能在系統熱管理，建築材料等多個領域廣泛應用。（圖一）

圖一.金屬木材的示意圖，半成品，及成品實物圖。

由於木材自身的有序結構，金屬木材自生就能夠實現超高各向異性（不同方向材料性質有差異）的性能。相比於其他難於製備的複合材料，金屬木材的製備非常簡單，並且十分易加工，能輕鬆實現大規模生產。（圖二）

圖二.金屬木材的製備，橫截面掃描電鏡圖片，切削加工圖片。

圖三可直觀看出金屬木材的高各向異性導體行為，只有沿金屬方向的兩端導通，其他任何方向均不導通。

圖三.金屬木材的各向異性導電行為。

論文的第一作者萬佳雨博士，楊智（共同第一作者）介紹說，由於其超高的導熱各向異性，當金屬木材擺放位置不同時，他的傳熱、隔熱效果都會有很大的不同。這一奇異的性質使得金屬木材在系統熱管理上有很大的用武之地。（圖四）

圖四.紅外相機下的金屬木材各向異性傳熱圖。

此外，金屬木材還有很好的機械強度。宋建偉（共同第一作者）介紹，比起相同厚度的同等木材，在子彈測試中，其防擊穿能力也提高了兩倍。而且強度的提高是各向同性的，在不同的使用方式中不會影響其機械強度。（圖五）

圖五.木材機械強度子彈測試。

千萬不要小看了隨處可見的木材，既然可以填充金屬，木材也可以填充其他的功能材料升級成為各種功能木材，進入到千家萬戶。

這麼神奇又易生產的金屬木材你想不想擁有？

全文鏈接：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703331/full

來源：高分子科學前沿

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