29年2024月XNUMX日,星期一

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    玻璃和 DNA 打造出击败钢铁的超级英雄材料

    如何为你最喜欢的超级英雄设计一件无敌的盔甲,既轻便,适合快速移动,又足够坚固,可以保护他免受敌人的伤害?
    正是从这个相当书呆子的问题中得知 来自康涅狄格大学和哥伦比亚大学的一组材料科学家致力于通过结合两种看似不可能的元素来创造一种坚固的低密度材料: 玻璃 和脱氧核糖核酸。 
    据研究人员称,在布鲁克海文国家实验室的协助下,他们开发的材料是 迄今为止已知最强的。 

    这样的材料是如何制作的呢?

    那么如何将强度和轻盈结合起来呢? 研究人员建造了一个 DNA骨架,然后他们涂上 玻璃,一种表面上易碎的材料。 事实上,一立方厘米的完美玻璃可以承受 10 吨的压力,这个压力比导致泰坦号潜艇内爆的悲剧高出三倍。 

    生产大片无缺陷的玻璃绝非易事,但只要将厚度限制在小于 千分尺 (一米的百万分之一)。 这就是它发挥作用的地方 玻璃密度,显然比陶瓷和金属更加包容,这有利于创造耐用且轻质的材料。

    因此,该材料的框架由具有特定长度和化学特性的 DNA 片段组成,这些 DNA 片段可以自组装,形成细丝骨架。 后者覆盖着一层非常薄的玻璃,使材料的大部分体积是空的。 这个权宜之计使我们获得了 坚固而轻质的纳米晶格,其强度是钢的四倍,密度是钢的五倍。

    潜在应用

    由于这项研究,现在可以开辟重要的工程机会。 创造坚固且轻质的纳米材料(具有使用 DNA 设计的 3D 结构)的能力将使我们能够克服传统冶金技术的限制, 改善用于制造医疗设备、装甲、飞机和汽车的材料的性能。 仅举一个例子,纳米光栅将成为车辆轻便性的主要支持者:这是延长电动汽车自主性的基本特征之一。

    资料来源:today.uconn.edu

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