如果你从各方向同时挤压一个正常物体，它可能会收缩变得皱皱巴巴，但有些奇异材料反而会在受压时，朝某个维度扩展开来。据物理学家组织网7月18日报道，英国牛津大学一个化学小组发现了一种新材料，将这种压缩扩展的能力发挥到超常水平，超过以往任何材料。研究人员指出，这一成果有助于开发新型光学压力传感器和人造肌肉。
负线性压缩（Negative linear compression，NLC）已经存在了几百万年。生物学家认为，章鱼和乌贼就是利用这一点来使它们的肌肉收缩。但直到近几十年，科学家才开始学习利用这种性质来设计材料，不过至今尚未有人造材料能在压力下扩展超过1%的，因而在工程上的应用大大受限。最近，研究人员一直在探索如何使设计出的材料具有特殊的原子排列结构，能在压力作用下，在空间里重新排列它们的原子而不会被压垮。
研究小组发现的新材料是金氰化锌。它具有独特的结构，原子结构中连接了一个像弹簧似的金原子螺旋链，嵌在由金、氰化物（碳氮结合）和锌组成的蜂窝状结构框架中。当螺旋链被压缩时，蜂窝就会弯曲地向外扩展达到10%。他们将这种大尺度反应称为“巨负线性压缩能力”（giant negative linear compressibility）。其结构类似一个折叠酒架，从垂直方向施压可以将其平着折叠起来，使受压扩展能力达到前所未有的程度。
研究人员认为，金氰化锌的独特性质让它在应用方面有着光明前景。由于这种材料是透明的，可用作光学压力传感器。压力会使晶体空间在一个方向变狭窄，而在另外方向变得更宽，由此光线通过材料时会改变路径，从而对微小压力也非常灵敏。从长远看，这种材料还可用于设计人造肌肉。人们的肌肉是在电场作用下收缩的，而新肌肉可以设计成对压力的反应收缩，就像生物学家所认为的章鱼的肌肉那样。
研究人员之一、牛津大学研究生安德鲁·凯恩斯将于7月20日至24日在檀香山召开的美国晶体学会议上对这种新材料及其应用进行深入讨论。目前，研究小组正在进一步研究负线性压缩背后的机制。他们认为，即使尚未全面掌握自然界这种设计的原理，金氰化锌已经大大拓宽了压缩扩展能力的极限。 |
联系我们
