行業資訊丨金屬木材的強度與鈦相同，但輕了四倍

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金屬木材可以與其他材料結合製成混合金屬。資料來源：賓夕法尼亞大學

賓夕法尼亞大學，伊利諾伊大學香檳分校和劍橋大學的一組工程師創造了一種新型金屬，這種金屬的強度與鈦一樣強，但重量卻輕得多。

鈦已經被用於航空航天和船舶的眾多應用中，因為它的強度與鋼一樣強，但重量卻約為鋼的兩倍。但是，研究人員認為，由於製造過程中出現的隨機缺陷，它的強度只有它的幾分之一。

結果，研究人員開發了一種新工藝，該工藝可以製造出具有奈米級孔隙的鎳片，該鎳片的強度與鈦一樣強，但重量卻輕了四到五倍。孔隙的空曠空間使金屬類似於木材等天然材料。

研究人員說，就像木紋起到傳輸能量的生物功能一樣，“金屬木”中的孔也可以注入其他材料，例如陽極和陰極材料，使其成為既是電池又是結構材料。金屬木材的區域厚而密實，帶有堅固的金屬支柱，而多孔區域則帶有氣隙。金屬木材中的撐杆寬約10奈米，或約100個鎳原子。

賓夕法尼亞大學機械工程與應用力學系助理教授詹姆斯·皮庫爾（James Pikul）表示：“我們稱其為金屬木材的原因不僅在於其密度，它與木材的密度有關，還在於其蜂窩性質。” “細胞材料是多孔的；如果您檢視木紋，那就是您所看到的-厚而密實的部件可以支撐結構，而多孔的部件則可以支撐生物學功能，例如往返於運輸細胞。”

製造方法從懸浮在水中的直徑為幾百奈米的微小塑膠球開始。當水緩慢蒸發時，球體沉降並提供有序的結晶框架。透過電鍍，鉻的薄層滲透了鎳的塑膠球。鎳放置到位後，塑膠球會用溶劑溶解，從而留下金屬支桿的開放網路。

所得材料具有約70％的空隙，密度相對於其強度而言較低。研究人員說，這種材料的一塊磚將漂浮在水上。

下一步是團隊生產商業規模的材料。與鈦不同，這種材料並非罕見或昂貴，但是與它們進行奈米級加工的基礎設施有限。一旦開發出更大的金屬木材樣本，研究人員就想看看它是否像其他金屬一樣凹陷或像玻璃一樣破碎。研究人員也在尋找其他方法可以將其他材料整合到金屬木腳手架的孔中。

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