【比鑽石還硬】加州大學打造「薄片奈米晶格」結構,有望作為飛機的材料

加州大學爾灣分校的研究團隊製造出薄片晶格結構。圖片來源:UCI News

鑽石是地球上最堅硬的物質之一,然而近期加州大學爾灣分校的研究團隊,製造出比鑽石還要堅硬的「奈米碳晶格」結構,未來有望應用在航太領域,製造更輕、更堅固的飛行器。

研究團隊將該研究發表在《Nature Communications》期刊。

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研究團隊製造出薄片奈米晶格並證實理論

參與研究的研究人員 Jens Bauer 表示,這次研究團隊打造的是「薄片奈米晶格」(plate-nanolattices);在過去,束狀奈米晶格(beam-nanolattices)的機械特性差強人意,而薄片奈米晶格比任何的束狀奈米晶格還要堅硬。根據論文,研究團隊打造的材料,強度比束狀奈米晶格提升 639%,剛性則提升了 522%。

研究人員 Cameron Crook 表示,科學家早已根據理論,算出薄片奈米晶格的設計會有優異的強度,然而該種設計卻難以實際製造,因此無法證實理論,而我們的研究團隊運用雙光子光刻(two-photon lithography)的 3D 雷射列印技術,成功製造出薄片奈米的碳晶格結構,證實理論。

奈米晶格有望應用於航太領域,製造更輕量的飛行器

研究團隊的下一個目標,是探索薄片奈米碳晶格結構的力學特性。Bauer 表示,當材料尺寸降到 100 奈米以下,它會很接近無孔或無裂痕的理論晶體,若能減少孔洞與裂痕等缺陷,可以再提升材料的強度。

奈米晶格材料在航太領域被看好,因為它有高強度、低密度的優點,能夠提升飛行器的機械強度與飛行性能。若研究團隊找到量產薄片奈米晶格的方式,人類有望生產出更輕量的飛機,能降低燃油消耗,或是提升電動飛機航程,讓它們能更能應用在商業飛行中。

參考資料來源:
1.《Nature Communications》:〈Plate-nanolattices at the theoretical limit of stiffness and strength
2.《PHYSORG》:〈Team designs carbon nanostructure stronger than diamonds
3.《UCI News》:〈UCI-led team designs carbon nanostructure stronger than diamonds
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:UCI News

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