多向晶格+3D打印：全新人造超材料轻便又坚固

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16日，英国《自然》杂志发表了材料科学的一项新成果:帝国理工学院报告称，一种全新的人造超材料强度增加，但重量仍然很轻。该材料采用多向点阵结合3d打印技术制成，新点阵是根据强金属合金的基本原理设计的。

网格结构由重复的节点和连接柱组成。结合3d打印技术，制造的材料既轻又坚固。然而，一旦这些材料失效，将带来灾难性的后果，这限制了它们的实际应用。失效是由于这些材料的结构晶格的单一取向。

同样的现象也存在于具有相似结构的金属单晶中，其内部将沿着特定的平面滑动并变形。然而，在含有不同取向晶粒的多晶材料中，晶界有助于防止滑移和裂纹进一步扩展，从而提高这些材料的抗变形能力。

这次，帝国理工学院的科学家模拟了多晶材料，设计了一种新型的具有颗粒结构的晶格超材料，使得内部晶格的不同区域具有不同的取向。

研究人员发现，当变形时，粒状超材料(也称为杂色晶体)比传统超材料更坚固、更抗损坏。与多晶材料一样，杂色晶体的强度可以通过减小每个粒状晶格区的尺寸来提高。

研究小组创造了一种特殊的杂色晶体，它可以在压力下扭曲成不同的形状，模仿晶体材料中类似的重新排列。总之，这些成就将为科学界带来更坚固、更轻便的适合各种应用的3d打印材料。

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新材料的迭代速度不仅与科学家对材料基本性质的理解有关，还与新理论和相关验证的效率有关，甚至与生产技术和模拟工具的创新能力有关。掌握奥秘，学会调整一些参数，创造满足生产和生活需要的新材料，这就是化学家被称为魔术师的重要原因。