向沉重金属告别：新型金属材料99.99%是空气

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据英国《每日邮报》报道，波音公司近日公布了世界上最轻盈的金属结构，其内部99.99%是空气。波音公司宣称，这种革命性的金属材料比泡沫塑料还轻100倍，将引领航空设计的未来。

这种金属材料被称为“迷你网格”(microlattice)，非常轻盈，甚至能放在一朵蒲公英之上。它还具有很高的强度，波音公司宣称，如果把鸡蛋用这种材料包裹起来，即使从25层楼的高度掉下来也不会摔坏。

“迷你网格”是一种三维开孔的聚合体结构，由互相连接的空心管组成，而管壁的厚度比人类头发还要细1000倍。休斯研究实验室(HRL)的建筑材料学家Sophia Yang参与了波音公司的这一项目，她说：“在我们的预期中，这种材料的主要应用领域就是作为航空结构组件。”

同样来自该实验室的Tobias Schaedler博士说：“这种材料的巧妙之处在于将互相连接的空心管组装成网格，这些空心管的管壁厚度只有100纳米，比人类头发还细1000倍。”

除了极低的密度，“迷你网格”的开孔结构还使金属具有了意想不到的力学行为，包括能从超过50%的压缩状态中完全恢复，以及具有极高的能量吸收能力。这一材料最初是应美国国防部先进研究项目局(DARPA)的要求进行开发的，可用作电池电极和催化剂载体，以及对声学、振动或撞击的能量进行抑制。

休斯研究实验室还于近日宣布，他们将在美国航空航天局(NASA)的“开创新局发展计划”(Game Changing Development Program)的框架下，开发新的超轻材料，以用于建造未来的航天工具和结构。这些新材料将使NASA进行深空探索的航天器重量减少40%，从而使前往火星和更远太空成为可能。

对休斯研究实验室来说，工作的重点便是在超轻的“迷你网格”材料基础上，开发出新的超轻“三明治”板状结构。简单来说，这种结构就是以相对较厚的轻质材料为核心，在上方和下方连接坚固的超薄面板。“三明治”结构可以提供很高的抗扭和抗弯刚性，同时十分轻盈，因而已经成为航空工业中的轻质材料的标准设计。

目前使用的材料是以泡沫和蜂窝结构为核心，而更加先进的核心结构将带来重量的进一步减轻，并提升材料的性能。在Tobias Schaedler博士的带领下，休斯研究实验室的团队将结合碳纤维复合面板，开发出重量更轻、强度更高的新型材料。

“我们正在以超轻金属‘迷你网格’这种突破性发明为基础，作进一步的研究，使这项技术更加成熟，从而能应用于下一代的航天飞行工具。” Tobias Schaedler博士说道。

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