讓陶瓷不再脆弱 | 化學工廠資訊網
他們利用材料在奈米尺度時會表現出特殊性質的概念,先製造出奈米等級的基礎結構,再像樂高積木一樣組合成更大的架構,透過這種方式便可獲得任何你想要的材料特性。來自 ...
9/11 陶瓷總被認為是又重又易碎的物質,但科學家已發展出一種特殊技術,讓它能擁有輕巧、堅固等不可能同時存在的特性。他們利用材料在奈米尺度時會表現出特殊性質的概念,先製造出奈米等級的基礎結構,再像樂高積木一樣組合成更大的架構,透過這種方式便可獲得任何你想要的材料特性。
來自美國加州理工學院的研究人員先以雙光子光刻技術與雷射光,製作出三維網格結構的聚合物支架;接著再以任何需要的材料(金屬、合金、玻璃、半導體等等)將這個網格支架包覆起來並予以蝕刻,就能去除支架、留下中空的網格結構。
最新的研究中,他們運用這個技術於氧化鋁陶瓷上,將陶瓷製造成一種中空的管狀網格架構,管壁厚度約5~60nm、直徑為450~1380nm;這樣的結構讓陶瓷變成幾乎含有99.9%空氣的材質,輕得像氣球一樣,但卻異常堅固。當管壁厚度在50nm、直徑1μm的情況下受力會粉碎,但是當厚度降低到10 nm時,卻能在承受80%的形變後恢復結構。因此,像陶瓷這類易脆化的材料,若能由10nm厚度的管壁組成,就能大幅提高它的抗壓強度。
由於這種技術可以在任何材料上建構出奈米等級的支架,改良材質的特性,所以應用範圍十分廣泛,研究人員也正在積極尋找擴大生產這種元件材料的方法。
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