木材和各样金属自古以来就是人类历史上不可缺少的原材料,他们的发展也见证了人类文明的沧海桑田。在物质高度发达的今天,木材及和金属也早已遍布我们生活中的各个角落。然而,木材和金属是性质大不相同的两种材料。你可曾想过木材和金属的性质能结合起来,成为一种全新的材料? 近日,美国马里兰大学的华人科学家胡良兵教授团队在《Advanced Materials》杂志上报道了一种金属木材,这种金属木材具有超高的各向异性的导热和导电性,并有着比普通木材更高的机械强度,这一发明有望能在系统热管理,建筑材料等多个领域广泛应用。(图一) ▲ 图一.金属木材的示意图,半成品,及成品实物图。 由于木材自身的有序结构,金属木材自生就能够实现超高各向异性(不同方向材料性质有差异)的性能。相比于其他难于制备的复合材料,金属木材的制备非常简单,并且十分易加工,能轻松实现大规模生产。(图二) 图二.金属木材的制备,横截面扫描电镜图片,切削加工图片。 图三可直观看出金属木材的高各向异性导体行为,只有沿金属方向的两端导通,其他任何方向均不导通。 图三.金属木材的各向异性导电行为。 论文的第一作者万佳雨博士,杨智(共同第一作者)介绍说,由于其超高的导热各向异性,当金属木材摆放位置不同时,他的传热、隔热效果都会有很大的不同。这一奇异的性质使得金属木材在系统热管理上有很大的用武之地。(图四) 图四.红外相机下的金属木材各向异性传热图。 此外,金属木材还有很好的机械强度。宋建伟(共同第一作者)介绍,比起相同厚度的同等木材,在子弹测试中,其防击穿能力也提高了两倍。而且强度的提高是各向同性的,在不同的使用方式中不会影响其机械强度。(图五) 图五.木材机械强度子弹测试。 千万不要小看了随处可见的木材,既然可以填充金属,木材也可以填充其他的功能材料升级成为各种功能木材,进入到千家万户。 这么神奇又易生产的金属木材你想不想拥有? 来源:高分子科学前沿
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