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如何构造世界上最轻的金属呢？科学家们说，主要由空气组成。
这种材料被称为“微晶格”，是由加利福尼亚州的马里布HRL（美国首都航空公司）实验室的科学家发明的，这也是与波音公司和通用汽车公司共同开发的。新型的微晶格由微小的中空管构成的一个网络，并且大致比泡沫聚苯乙烯要轻100倍。 为了努力节省燃油，航空航天和汽车公司不断努力使他们的材料尽可能轻且不牺牲结构的完整性。研究人员说明，构造一种新型的微晶格结构材料有很好的前景，因为创建的材料不仅是令人难以置信的轻，也很坚固。
波音展示了这种材料特性的视频资料，演示了一小片金属微晶格如何在一个微妙蒲公英种子的顶部放置平衡。
“人们认为这一定是金属的这部分很轻，所以他们以为我们做了一些新的合金出来，” Sophia Yang说，她也是HRL实验室一个化学家。“但这实际上是由一种非常有名的金属镍磷制成的，但我们能够在它自身的结构基础上通过设计这种金属架构实现如此之轻的特性，使它可以在放在蒲公英上，但并不是扰乱它的结构。“
该材料的显着的特性是基于和埃菲尔铁塔相同的原理，即在常规的建筑物的结构重量的每一小部分来支撑摩天大楼尺寸结构。HRL实验室的创新则是将这些原则转化为非常小的尺度。
研究人员说，相互连接的空心管的微晶格网络模拟桥梁的支撑结构。但在这种情况下，管的壁仅仅有100纳米厚，比人的头发的宽度更小1000倍，意味着，该材料为99.99％的空气。
该结构通过一个创新的添加剂制造过程，类似于3D打印技术。不过，虽然3D打印由一层一层积聚结构组成，由HRL实验室开发的解决方案使用光反应一气呵成形成整个特殊结构的聚合物。
使用闪耀紫外光通过一个特定图案的滤波器照射到液体形式的聚合物上，相互连接的三维晶格结构可以在以秒为单位的时间内形成。将聚合物溶解之前，这种结构可以被涂覆于各种各样的金属、陶瓷或复合材料（取决于应用），最终留下空心管连接的微晶格。 研究人员可通过调整聚合物的化学组成或者调整滤波器的图案，进而改变结构的刚性。这意味着他们可以构造适合于破坏吸收和很高轻度的结构，旨在提供高度灵活度的结构，Yang说道。
“我们看到该技术生长的方法是作为一种基本的制造工艺，它可以应用到许多不同的应用中，”她说。“我们正在努力扩大这种过程，进行研发，让这些材料不仅停留在实验室阶段，我们需要解决如何让他们在更大的范围内得到应用”
波音公司与美国航天局和美国国防部高级研究计划局（DARPA）合作，后者是美国国防部负责制定尖端军事技术的分支，建立了航天器和高超声速飞行器的新材料。轻便的金属也可以旨在开发下一代零部件项目中与实验室的共同所有者使用。
研究的一个可行的途径，微晶格被用在航空航天工业标准即所谓的夹层结构的轻量化设计中。通过将刚性材料制成的薄片附在很厚但重量轻的核心上，有可能创建高度刚性的结构，但是保持了很轻的重量，研究人员说。
通常情况下，这些结构的芯使用的是由泡沫或排列在一个简单的蜂窝图案中的轻质材料，但使用的若以微晶格加以代替不仅可以减轻重量，而且大大增加了结构的强度。这是是NASA和DARPA关注的HRL实验室工作的焦点。
Yang表示，尽管微晶格方案的前景很好，但将这种金属材料广泛用于商业用途将有可能需要几年的时间，因为在航空航天和汽车材料行业领域有严格的规则。然而，由于微晶格的制作过程既快捷又便宜，她相信，超轻金属可能很快就会普遍应用。
“对于现有汽车零部件的替换，这将是一种具有成本竞争力的材料和制造工艺，”杨说。 “如果该材料用在制造汽车上变得足够便宜，那么绝对有可能在制造飞机上也足够便宜。 |
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