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科學家用計算機設計超輕晶體鋁:比水輕了不少

據物理學家組織網近日報道,美國猶他州立大學(USU)和俄羅斯南聯邦大學的科學家,利用計算機模型設計出比水還輕的超輕晶體鋁。發表在最新一期《物理化學雜誌》網絡版的這一重大突破性成果,有望用於航天飛機和汽車等領域製造超輕部件。

(原標題:比水輕!新方法設計出超輕鋁晶體 有望廣泛用於航空航天和汽車製造領域)

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科學家用計算機設計超輕晶體鋁:比水輕了不少科學家模擬設計出比水更輕的超級四麵體鋁晶體。俄羅斯南聯邦大學科學家供圖

傳統形式的鋁晶體雖然是比較輕的金屬,但因為其密度(2.7克/立方厘米)大於水的密度(1克/立方厘米),用其製成的勺子放在充滿水的水槽後還是會沉到水底。而這次獲得的新晶體密度隻有0.61克/立方厘米,不僅密度顯著低於傳統金屬鋁,還意味著其能漂浮在水麵上。

在新研究中,USU化學家亞曆山大·博爾德雷夫帶領團隊,從分子水平對鋁金屬進行了全新設計,通過計算機模擬獲得了比水更輕的超輕晶體鋁。博爾德雷夫表示:“我們使用非常具有創意的方法完成了這次突破——以大家熟知的鑽石為基礎,將其中的每個碳原子用鋁原子取代,得到了類似鑽石的四麵體結構晶體鋁。進一步計算後,我們發現,這是一種非常穩定的全新超輕晶體鋁結構。”

由於鋁金屬擁有非磁性、耐腐蝕且含量豐富、相對便宜和易於生產等諸多優點,這種全新超輕鋁結構未來會廣泛應用於研製更輕便的航天飛機和汽車部件等方麵。博爾德雷夫表示,雖然這種材料的強度等其他特性還有待進一步研究,推測其如何運用還為時尚早,但這次發現的最大突破點在於,為設計全新材料提供了一種創新方法。“我們的創新之處在於,可完全基於一種已知結構來設計新材料。”

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