科技日?qǐng)?bào)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月15日?qǐng)?bào)道，美國麻省理工學(xué)院（MIT）科學(xué)家開發(fā)出一種輕質(zhì)的復(fù)合材料鎖扣，能互相扣在一起形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，組裝成大型承重結(jié)構(gòu)。研究人員認(rèn)為，這種新材料可能為飛機(jī)、航天器的組裝帶來變革，甚至能被用來構(gòu)建更大的結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《科學(xué)》雜志上。

 

研究人員將這種鎖扣比作“鎖子甲”，每片結(jié)構(gòu)完全相同，為平面十字形，互相扣在一起形成一種八面體的立方點(diǎn)陣，就像鈣鈦礦的晶格結(jié)構(gòu)。鎖扣組裝起來后極為堅(jiān)固，強(qiáng)度相當(dāng)于同等重量超輕材料的10倍。每個(gè)鎖扣還可以拆下來，便于修復(fù)，或在不同的組合結(jié)構(gòu)中循環(huán)使用。

 

MIT比特與原子中心主管尼爾·格森菲爾德介紹，這項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)合了3個(gè)領(lǐng)域的研究：纖維復(fù)合材料、蜂窩材料（由多孔材料制造）和添加制造（如3D打印，其結(jié)構(gòu)是通過逐層沉積形成而不是去除多余材料）。

 

目前的復(fù)合材料，從網(wǎng)球拍到波音787飛機(jī)部件，每部分都是一個(gè)連續(xù)的單位。因此在制造大結(jié)構(gòu)時(shí)，比如機(jī)翼，要有專門的大型工廠。格森菲爾德稱，對(duì)于一架飛機(jī)的制造來說，在這種大尺度上用3D打印不太實(shí)際，他們研究的是一種離散的“數(shù)字”材料。“該材料能解決問題，它是組裝而不是打印。”

 

在傳統(tǒng)復(fù)合材料制造中，大部件之間的連接容易開裂，而新結(jié)構(gòu)用許多小的復(fù)合纖維鎖扣搭在一起，就像一種彈性固體，不會(huì)突然斷裂且比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更輕——因?yàn)閴毫νㄟ^“鎖扣點(diǎn)陣”被分散傳遞到整個(gè)“建筑晶格”中。

 

在承載相同重量的負(fù)荷時(shí)，新結(jié)構(gòu)所用的材料更少。減少了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)、建造和組裝成本，同時(shí)大幅降低了燃料消耗，也能允許更大、更靈活的設(shè)計(jì)。論文合著者、博士后肯尼斯·張說，這一系統(tǒng)對(duì)“任何你需要移動(dòng)或放在空中的東西”都非常實(shí)用。（記者常麗君）

 

總編輯圈點(diǎn)

 

當(dāng)下，在機(jī)加工、建筑等很多領(lǐng)域，這種“樂高積木”式的單元結(jié)構(gòu)都越來越常見。前陣子，國內(nèi)某企業(yè)號(hào)稱準(zhǔn)備用幾個(gè)月時(shí)間，以模塊搭建方式“組裝”世界第一高樓的新聞，就曾炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。麻省新材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)、承重大、重量輕、易組裝，已然可以想見其前途無量。據(jù)說，該團(tuán)隊(duì)目前還在開發(fā)一種裝配機(jī)器人，能像蜜蜂筑巢般在結(jié)構(gòu)表面爬行，為它“添磚加瓦”。到那時(shí)，組裝機(jī)翼、火箭，甚至更龐大的堤壩等將會(huì)一一現(xiàn)身。另外值得一提的是，未來人類建設(shè)太空基地，這類組裝式的輕質(zhì)材料或許是絕佳的選擇之一。