大家對(duì)于紙板都很熟悉，這種紙制品通常用于制作各種各樣的紙盒。紙板的問題在于，雖然它重量輕且具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，但該材料不適合多種用途。

納米板是一種由氧化鋁薄膜制成的空心板。它的夾層結(jié)構(gòu)與瓦楞紙板相似，但其硬度是等質(zhì)量實(shí)心板的上萬倍。納米板的質(zhì)量很輕，并且在彎曲后可以恢復(fù)原狀。

為了選擇合適的材料，往往需要在材料的許多特性之間進(jìn)行權(quán)衡，比如厚度、硬度和質(zhì)量等。《自然·通訊》雜志報(bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)（PU）的研究團(tuán)隊(duì)展示了一種新型材料“納米板”。這是一種與瓦楞紙板相似的氧化鋁空心板，雖然它的質(zhì)量很輕——每一平方厘米的納米紙板，質(zhì)量不足千分之一克，但其硬度卻是等質(zhì)量實(shí)心板的上萬倍。納米板還具有良好的彈性，它在彎曲后可以恢復(fù)原狀。納米板除了具有優(yōu)異的機(jī)械性能外，也是一種超強(qiáng)熱絕緣體。

PU機(jī)械工程與應(yīng)用力學(xué)助理教授、論文作者伊戈?duì)枴ぐ图油ⅲ↖gor Bargatin）說：“瓦楞紙板是人們最熟悉的夾層結(jié)構(gòu)之一，它既輕便又堅(jiān)固。納米板正是借鑒了這種夾層結(jié)構(gòu)?！?夾層結(jié)構(gòu)吸引材料學(xué)研究人員關(guān)注的原因在于：它們?cè)诮档筒牧腺|(zhì)量的同時(shí)，不會(huì)犧牲材料的整體強(qiáng)度。然而，它們也不可能是完全中空的，否則當(dāng)外力將外側(cè)固體面朝相反方向推動(dòng)時(shí)，夾層結(jié)構(gòu)會(huì)變得松軟而容易受到剪切作用。PU教授、論文合作者普拉山特·普羅希特（Prashant Purohit）解釋說：“即使你用同樣的材料做成實(shí)心材料，其截面的中心部分能承受的彎曲應(yīng)力也不會(huì)很高。然而，在材料中心設(shè)置一些擅長(zhǎng)抵抗剪切應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，如蜂窩格，那么材料的抗剪切性就會(huì)大大提升了?！毖芯咳藛T薩穆埃爾·尼凱斯（Samuel Nicaise）補(bǔ)充說：“這絲毫不奇怪。生物進(jìn)化使部分植物葉子和動(dòng)物骨骼中也產(chǎn)生了類似結(jié)構(gòu)?！?

Nanocardboard這種材料由氧化鋁薄膜制成，厚度為幾十納米。該材料形成一個(gè)高度為幾十微米的中空板，是一種類似于瓦楞紙板的夾層結(jié)構(gòu)，這是Nanocardboard名稱的來源。根據(jù)項(xiàng)目工程師的說法，夾層結(jié)構(gòu)的硬度是相同質(zhì)量實(shí)心板的一萬倍。

對(duì)于一塊平方厘米大小的材料，這種非常輕質(zhì)的材料可以使專重量下降到千分之一克以下。盡管其重量輕且設(shè)計(jì)薄，但材料具有彈性，并且在彎曲成兩半后可以彈回其原始形狀。該材料的剛度和重量比使其成為航空航天和微機(jī)械應(yīng)用的理想選擇。

上面顯微鏡下的Nanocardboard圖像顯示了材料的獨(dú)特籃子編織圖案。這種圖案賦予材料一些強(qiáng)度并使其抵抗皺紋，并且是抗彎曲性的關(guān)鍵。 anocardboard可以彎曲并恢復(fù)，好像彎曲從未發(fā)生過一樣。

除了輕薄外，Nanocardboard的機(jī)械性能使其成為優(yōu)良的絕熱體。從事該項(xiàng)目計(jì)劃的工程師將探索納米碳材料中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，當(dāng)光照射在Nanocardboard上時(shí)，材料可以漂浮。當(dāng)材料每側(cè)的表面溫度不同時(shí)，懸浮發(fā)生，并且空氣分子氣流通過Nanocardboard的底部流出。

納米板具有與鳶尾葉橫斷面相似的夾層結(jié)構(gòu)，但其結(jié)構(gòu)更隨機(jī)。

雖然研究人員找到了設(shè)計(jì)原理，但將其擴(kuò)展到納米領(lǐng)域卻困難重重——并沒有“納米膠水”可以用于粘合納米板。萬幸的是，巴加廷團(tuán)隊(duì)偶然間從辛格納米技術(shù)中心（SCN）的研究人員杰拉德·洛佩茲（Gerald Lopez）和梅里迪斯·梅茲勒（Meredith Metzler）處獲得了解決方案。研究人員最終利用含貫穿通道的固體硅模板作為基材，采用氧化鋁化學(xué)沉積法和刻蝕技術(shù)，以籃式編織模式制造了納米板。

納米板獨(dú)特的機(jī)械性能和熱性能對(duì)于微型航空器和能量轉(zhuǎn)換器的制造都有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。未來，研究人員還會(huì)對(duì)納米板的光致溫差-懸浮能力進(jìn)行研究。

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