英國《自然》雜志16日發(fā)表了一項材料學最新成果：英國帝國理工學院團隊報告了一種全新人造超材料——強度增加但質量依舊較輕，這種材料是利用多向晶格，并結合3D打印技術制成，而其中新型晶格則是根據(jù)強金屬合金的基本原理設計的。

晶格結構由重復節(jié)點和連接支柱組成，結合3D打印技術，制造出來的材料既輕便又堅固。然而，一旦這些材料失效，會帶來災難性后果，這限制了它們的實際應用。而失效的原因在于這些材料的結構——晶格整體取向單一。

同樣的現(xiàn)象也存在于金屬單晶中，其結構類似，內部會沿特定平面發(fā)生滑移而變形。不過，在包含不同取向晶粒的多晶材料中，晶粒邊界有助于阻止正在成形的滑移和裂縫進一步蔓延，因而可以提高這些材料抵抗變形的能力。

此次，帝國理工學院科學家模擬多晶材料，設計了具有粒狀結構的新型晶格狀超材料，使內部晶格的不同區(qū)域具有不同的取向。

研究人員發(fā)現(xiàn)，粒狀超材料（又稱“變斑晶”）發(fā)生形變時，比傳統(tǒng)超材料更堅固，更耐損。與多晶材料一樣，“變斑晶”的強度可以通過縮小每個粒狀晶格區(qū)域的尺寸來增強。

研究團隊創(chuàng)造了在施壓后能夠扭變成不同構型的特殊“變斑晶”，模仿的是晶體材料中類似的重排。綜合而言，這些成果將會為科學界帶來更加堅固且適合于各種應用的輕型3D打印材料。

新材料迭代的速度，除了與科學家對物質基礎性狀的理解程度有關，還與新理論及相關驗證的效率有關，甚至與生產(chǎn)工藝、模擬工具的創(chuàng)新能力都息息相關。掌握其中的奧秘，學會調整某些參數(shù)，創(chuàng)造出符合生產(chǎn)、生活需求的全新材料，這就是化學家被喚作“魔法師”的重要原因。