物理學(xué)家們一直致力于“超材料”的研究，目前這些已研究出的“超級(jí)材料”都具有神奇的性能。類似于改變材料結(jié)構(gòu)的處理已經(jīng)研究得十分深入，接著就是關(guān)注材料力學(xué)性能的變化。

    在一些重要的會(huì)議中，經(jīng)常提出一些有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)，包括彈性陶瓷、隱身斗篷和可編程橡膠海綿。它們可以用作航天器的瓷磚或者地形感應(yīng)鞋等。來(lái)自德國(guó)Karlsruhe 理工學(xué)院的MartinWegener教授說(shuō)：“超級(jí)材料最初應(yīng)用于電磁領(lǐng)域，接著是熱力學(xué)領(lǐng)域，最近又發(fā)展為力學(xué)領(lǐng)域等各種各樣的領(lǐng)域?！?nbsp;Martin Wegener教授還通過(guò)BBC指出，在不改變材料成分的情況下，“超級(jí)材料”可以經(jīng)過(guò)各種奇妙的設(shè)計(jì)具有不同尋常的屬性。

    轉(zhuǎn)移潛在風(fēng)險(xiǎn)——可感知

    Martin Wegener教授一直致力于隱形課題。不過(guò)他的目標(biāo)不是使物體隱身，他想規(guī)避物體受到的力學(xué)作用。去年他的實(shí)驗(yàn)室制作出蜂窩材料，這種特殊材料由固體晶格組成，在某些方向可以像流體一樣轉(zhuǎn)移物體受到的壓力。

    現(xiàn)在，這種小型隱藏的器件邊長(zhǎng)小于1毫米，但經(jīng)過(guò)法國(guó)物理學(xué)家和工程師的驗(yàn)證，這個(gè)小型器件的鉆洞可以轉(zhuǎn)移破壞性地震的振動(dòng)模式。如果地面本身變成這種超級(jí)材料，就可以保護(hù)電站來(lái)避免電站的震動(dòng)。在3月份的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上，Martin Wegener教授介紹了他的最新成果——具有中心洞的隱身平板，并指出依靠這種設(shè)計(jì)原則，可以把它應(yīng)用到任何人們想要的地方。

    定制你的專屬——可編程

    在會(huì)議上，來(lái)自荷蘭萊頓大學(xué)的博士生Bastiaan Florijn向記者展示了他的機(jī)械“可編程材料”。令人驚訝的是，這款可編程材料由低技術(shù)含量的橡膠板制成，橡膠板上具有一些洞。這些專門(mén)設(shè)計(jì)的洞具有兩種尺寸，通過(guò)添加一個(gè)小夾開(kāi)關(guān)，可以控制材料的橫向或縱向壓縮。最終，這種類似于超大號(hào)海綿的材料可以變硬，也可以變軟，從而達(dá)到軟硬材料之間的自由轉(zhuǎn)換。

    如果這種材料在變軟的情況下依然受壓，就會(huì)產(chǎn)生了所謂“負(fù)剛度”這一性能，F(xiàn)lorijn說(shuō)他還沒(méi)有為這一材料找到合適的應(yīng)用領(lǐng)域。

    這種平板還有另一個(gè)十分有用的性能——吸收能量。Florijn說(shuō)：“我們可以想象，如果在你開(kāi)車的附近有很多小孩子，也許你會(huì)想擁有一個(gè)非常柔軟的保險(xiǎn)杠；如果你奔馳在高速公路上，也許你希望汽車保險(xiǎn)杠是堅(jiān)硬的?！彼退耐逻€跟制鞋企業(yè)洽談，意在制備出可以適應(yīng)不同地形的鞋子。

    儲(chǔ)能的引擎——負(fù)泊松比

    哈佛大學(xué)的Katia Bertoldi教授研究了一種彈性材料，該材料具有一個(gè)負(fù)泊松比。這意味著當(dāng)你壓縮它們時(shí)，材料不但沒(méi)被壓扁、壓平，反而會(huì)向四周縮小。當(dāng)你拉伸它們時(shí)，材料會(huì)向四周擴(kuò)張。

    Bertoldi教授利用這種彈性材料的性能進(jìn)行了不同的嘗試，包括在擠壓材料時(shí)使它們吸收不同頻率的聲音。材料的泊松比和金屬的疲勞性能相關(guān)，所以她曾與勞斯萊斯設(shè)計(jì)引擎部門(mén)合作，在這種材料的發(fā)動(dòng)機(jī)中植入復(fù)雜裂紋。實(shí)驗(yàn)證明，在材料失效時(shí)可以承受更多次的壓縮。Bertoldi教授說(shuō)：“利用這種材料獨(dú)特的性能，我們可以以復(fù)雜或者簡(jiǎn)單的方式來(lái)制備材料?！?/P>

    彈性的管材——代替金屬上太空

    加州理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)性的制備出非常小的陶瓷，在經(jīng)過(guò)壓應(yīng)力后，材料彈回原來(lái)的50%。

    他們利用一種技術(shù)，制備出單原子層排列的材料，進(jìn)而生產(chǎn)出網(wǎng)絡(luò)狀的空心陶瓷管。管壁只有幾納米厚，整個(gè)晶格比一張紙還薄。
Lucas Meza 博士說(shuō)：“我可以同時(shí)手拿好幾塊這種材料，肉眼無(wú)法識(shí)別?！边@種材料由氧化鋁制成，氧化鋁比鋼材更堅(jiān)硬，但通常十分脆。

    然而，這些小的合適壁厚的樣品現(xiàn)在只具有簡(jiǎn)單的打擊反彈能力。由于它們太小，無(wú)法使用。一旦擁有足夠的投資，這種彈性陶瓷將在一些普通材料無(wú)法使用的領(lǐng)域發(fā)揮巨大的潛力。例如在宇宙飛船或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上，應(yīng)用這種耐高溫的陶瓷瓷磚，來(lái)代替金屬作為外殼使用?！北P(pán)點(diǎn)那些最新的物理學(xué)風(fēng)暴——神奇的“超材料”。