中國粉體網(wǎng)訊    研究發(fā)現(xiàn)，材料在納米水平（接近原子尺度）上所表現(xiàn)出的特性很難保留和開發(fā)。事實(shí)上，在接近原子尺度上，材料具有的獨(dú)特和潛在的電氣、光學(xué)和可拉長性質(zhì)，在使用常規(guī)的工藝方法制造成毫米級或厘米級材料和系統(tǒng)后，往往會消失。如何將原子尺度所具有的極具應(yīng)用價值的材料特性保留下來，是目前材料科學(xué)界攻關(guān)的難點(diǎn)。



    美國國防部先進(jìn)研究計劃局（DARPA）最為重要的組成機(jī)構(gòu)——國防科學(xué)辦公室（DSO）近日宣稱，該局已經(jīng)設(shè)立一系列研究項目，以期盡快實(shí)現(xiàn)將原子尺度所具有材料特性保留下來這一目標(biāo)。從下面這些具體研究項目中，或可見未來新材料研究方向轉(zhuǎn)變的端倪。

    原子到產(chǎn)品（A2P）

    “原子到產(chǎn)品”研究項目的目標(biāo)是，研制出一種裝配方法，使制造出的大尺度材料、組件和系統(tǒng)能夠保留納米級材料的性能。

    目前，科學(xué)家在研制新材料時大多使用不同的“混合、加熱和組合”方法，DARPA項目經(jīng)理邁因說：“現(xiàn)在我們正使用一種完全不同的方法，即從單個原子開始，直接將它們裝配成納米結(jié)構(gòu)，然后再將這種納米結(jié)構(gòu)組裝成更大的微器件�！彼�指出，“原子到產(chǎn)品”項目組已擁有控制納米尺度組裝的新方法，可以非�？焖俚厣�產(chǎn)建造出具有經(jīng)濟(jì)價值的先進(jìn)微器件。

    具有可控微結(jié)構(gòu)架構(gòu)材料（MCMA）

    DARPA還在研究另一種方法，以制造出具有特殊功能的新材料，該項目名為“具有可控微結(jié)構(gòu)架構(gòu)材料”。MCMA正在尋求控制材料微結(jié)構(gòu)架構(gòu)的方法，以改善結(jié)構(gòu)效能，實(shí)現(xiàn)那些傳統(tǒng)上在單一物質(zhì)中難以同時獲得的功能，如鋼的力度和塑料的重量。

    材料轉(zhuǎn)換（MATRIX）

    控制材料內(nèi)部納米構(gòu)架的一個潛在好處是，可以使材料自己實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)或能量轉(zhuǎn)化，并有效轉(zhuǎn)變成器件，這也是DSO“材料轉(zhuǎn)換”項目的最終目標(biāo)。與A2P類似，它是為轉(zhuǎn)換開發(fā)出一種新材料，實(shí)現(xiàn)從一種形態(tài)到另一種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換，以便在器件和系統(tǒng)水平實(shí)現(xiàn)新材料的有用功能。材料轉(zhuǎn)換對于海陸空和太空軍事能力的提高非常重要，但目前許多材料在實(shí)驗(yàn)室中的功能均難以在現(xiàn)實(shí)需要中發(fā)揮出來。MATRIX的目標(biāo)就是把實(shí)驗(yàn)室中的功能轉(zhuǎn)化盡快在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。

    MATRIX目前集中了建模、設(shè)計和制造領(lǐng)域的科研人員，正在開發(fā)一種統(tǒng)一的研發(fā)方法，希望在材料與器件領(lǐng)域架設(shè)起一座橋梁。研究成果將改善能量采集、熱處理和冷凍設(shè)備的效率，使傳感器、引動裝置和無線電設(shè)備更加高效。

    延伸固體（XSolids）

    “延伸固體”項目致力于特殊材料的研制，通常這類材料只能在超高壓（百萬大氣壓）狀態(tài)下制造和存在。由于在不同的壓力下，許多材料的物理、機(jī)械和功能特性等將發(fā)生巨大改變，因此，新材料的發(fā)現(xiàn)和制造多基于高溫的應(yīng)用，而高壓化學(xué)（或稱氣壓化學(xué)）的發(fā)展為新材料的發(fā)現(xiàn)和制造開啟了一個新時代。

    DARPA在50年前就建立起多學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，把器件和材料相關(guān)領(lǐng)域的專家集中到一起。DSO負(fù)責(zé)人湯普金斯認(rèn)為，這些研究項目反映出未來新材料研究方向的根本改變，即從大塊頭處理(bulk-process)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)架材料，這種改變表明材料開發(fā)新的“設(shè)計師時代（designer age）”的到來。