我國學者研制出一種綜合性能強勁的“超級材料”

密度僅為鋼的六分之一，輕盈但強度、韌性超過傳統(tǒng)陶瓷與合金，可承受從零下120攝氏度到零上150攝氏度的極端溫度，且“吸能”耐撞，這是中國科學技術大學俞書宏院士團隊研制的一種綜合性能強勁的“超級材料”，在汽車、航空航天等領域具有應用前景，并有望替代工程塑料減少污染。

纖維素是世界上蘊藏量最豐富的天然生物質材料，在樹木、水稻、小麥、棉花中都大量存在。少有人知的是，纖維素在微觀層面性能強大，直徑小于頭發(fā)絲萬分之一的納米纖維素，強度超過鋼鐵。但是，纖維素組成的宏觀材料卻變得“柔弱”。因此，在宏觀層面再現(xiàn)纖維素的強大性能，成為國際材料科研的重大挑戰(zhàn)。

近期，俞書宏團隊運用創(chuàng)新工藝，在國際上首次將納米纖維素加工成一種新材料。經檢驗，其密度僅為鋼的六分之一、航空鋁合金的一半，輕盈得多，卻“更強更韌”。

據介紹，這種新材料的尺度穩(wěn)定性極高，熱膨脹系數接近陶瓷。在零下120攝氏度到零上150攝氏度范圍內，當溫度改變100攝氏度，其尺寸變化不到萬分之五。它還很“耐撞”，受到時速100公里的撞擊，能瞬時將巨大的能量吸收耗散。受穿刺沖擊時只有局部損傷，沒有形變和裂紋，明顯優(yōu)于陶瓷、塑料和鋁合金。

研究人員發(fā)現(xiàn)，新材料的超強性能來自獨特的復合結構，在納米尺度下是一種三維網絡結構，在更大的微米級層面則是一種“層疊”結構。

日前，國際權威學術期刊《科學進展》發(fā)表了該成果。（記者 徐海濤）