由麻省理工学院（MIT）机械工程系终身教授方绚莱博士参与开发的微型晶格纳米架构材料，在《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，排名第二，全球仅有美国和欧洲的数支团队掌握该技术。如今，基于这项颠覆性技术，方绚莱回国创业，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。

技术简介

有资料显示在2014下半年，来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）和麻省理工学院（MIT）的研究人员成功研发出一种质量超轻且具有超高强度的新材料。该新材料密度与气凝胶密度相同，但是由于其采用了微纳加工制造工艺，其强度提升了将近10000倍。以上研究团队发现的新成果被发表在了《科学》（Science）期刊杂志上。

日前，方绚莱在京受访时解释了这项颠覆性技术。他表示，该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构提升性能，使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。

微纳结构超级材料即便是在超低密度情况下，其单位质量密度始终维持在一定值。其中，该超级材料是由各向同性的微观单元组成的网格结构材料，并且其微观单元具有纳米级别尺寸，且具有非常强的结构连接性。以上微纳结构单元被设计成可以承受拉伸或压缩等负载。

研发历程

当时，研发团队的研究人员将聚合物作为模板制成了具有微观晶格结构的材料，还在该材料的表面镀上了一层薄薄的金属膜，厚度为200纳米-500纳米，再经过热处理去除掉，就得到了薄薄的金属膜管道。这样一来就得到质量超轻的金属晶格材料。

该研发团队重复试验制造得到了具有微观晶格结构的聚合物材料，再次涂覆在其表面的是陶瓷材料，涂覆层厚度约为50纳米，由此得到的陶瓷材料的密度与气凝胶的密度相同。由于以上材料的微观几何结构，其在可比较的密度范围内其材料刚度比气凝胶刚度更高。

最后，该研发团队通过利用略有不同的加工工艺试验得到了强度为原强度三分之一的微观几何结构材料。研究人员通过将聚合物与纳米陶瓷颗粒混合得到了聚合物-陶瓷混合晶格结构材料。之后，聚合物经过热处理去除掉，陶瓷颗粒再结晶固化。由此得到的全新陶瓷材料呈现出相类似的强度、刚度特性，其材料的刚度又提升了100倍。

规模化难题

实现该材料结构的生产，目前主要采用一项先进的微纳米打印技术层层构建起来，但规模化生产仍然是难题。方绚莱说，希望在不断加大研发的基础上，解决产能瓶颈，达到规模效应。预计将在3-5年的时间内可以见到这项新材料的规模化应用。

粉体圈 作者：启东