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氰化锌材料真神奇 受压不缩反伸长

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【大纪元2013年08月03日讯】(大纪元记者李晓明编译报导)如果你从各个方向挤压一个常见物体,它会在各个方向上收缩。但是有一些奇怪的材料,当受到压缩时,实际上它在一个方向上会增长。

美国物理学学会(American Institute of Physics)研究人员卡萨琳.麦尔斯(Catherine Meyers)近期发表文章称,某个化学家团队现在已发现了一种新的结构,他们已把这种性能发展到了一个新的高度,在压力下,它能够比其他任何已知的材料有更不可思议的伸展性。这一发现可能有助于研发新型压力传感器和人造肌肉。

她写道,负线性压缩现象(Negative linear compression,或NLC)已经存在数百万年了。事实上,生物学家相信,章鱼和鱿鱼利用这种现象来收缩肌肉。然而,直到最近的几十年,科学家才学会设计具有这种性质的材料。几年前,这些人造材料在压力下只能扩大百分之几的体积,这使得它们在工程中的应用受到限制。现在,研究人员正在探索,如何设计新的材料,使其在压力下的膨胀体积能够远远大于已知的材料。进行这一工作的科学家指出,这种新材料的关键,在于受到压力的时候,材料内部的原子进行了空间上的重新排列,且没有发生结构上的坍塌。

研究小组发现,氰化锌这种材料做到了这一点。其独特的结构,是一个由金原子构成的类似弹簧的螺旋链,同时,这些金原子嵌在由金、氰化物(碳氮化合物)和锌合成的蜂巢状框架中。当链条被压缩时,蜂窝状框架产生高达10%的向外变形,这是之前任何材料能够达到的变形效果的数倍。科学家称这种大变形是“超级负线性可压缩性”,并把它比喻成一个可折叠的葡萄酒架,这些酒架在水平方向折叠时,会在垂直方向大大的伸长。

氰化锌的这种独特性能使得它将来能用在如下几个方面。在短期内,这种透明材料可用于光学压力传感器。压缩会导致晶体在一个方向上缩小,而在另一个方向上扩大,这样就改变了通过此材料的光路,即能对微小的压力变化产生敏感的反应。从长期来看,这种材料可用于人工肌肉设计。我们的肌肉在生物电场的作用下收缩,但可以设计新的肌肉,在施加压力时收缩,就像生物学家所认为的章鱼肌肉的收缩方式。

该研究小组成员安德鲁•凯恩斯(Andrew Cairns)是牛津大学研究生,他已于上月20日至24日在檀香山举行的美国晶体学协会会议上讨论了这种新材料及其应用。

(责任编辑:张东光)

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2013-08-03 8:48 PM
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