性能媲美铝首尔国立大学制造出超轻碳纤维晶格材料

盖世汽车讯 据外媒报道，首尔国立大学的研究人员开发出一种新型超轻结构材料，兼具工程材料的承载强度和泡沫材料的轻盈。研究团队利用一种名为“3D节点缠绕”的方法，构建出介观尺度碳纤维晶格，其强度重量比可媲美铝，而重量却仅为铝的百分之一。相关研究成果发表于期刊《Nature Communications》，展示了一种无需接头或层叠组装即可构建高强度轻质结构的新方法。

该方法突破了结构设计中的一个关键瓶颈:复杂的三维结构需要用离散部件组装而成。该方法无需组装，将结构构建成连续系统，从而能够同时实现几何复杂性和机械完整性。

重新思考如何制造高强度结构

从无人机和机器人到车辆和航空航天系统，高强度、轻质材料在各种应用中都至关重要。如今的碳纤维复合材料已经具备高强度和低重量的优点，但它们通常是通过堆叠薄层或组装多个部件制成的。这些工艺限制了设计自由度，并在层间或部件连接处引入了薄弱的界面。

即使是像3D打印复合材料这样较新的方法，也依赖于逐层制造。这会在内部形成边界，阻碍载荷传递，从而迫使在结构复杂性和机械可靠性之间做出权衡。

利用单根连续纤维构建结构

为了克服这些局限性，研究团队开发出一种截然不同的制造方法:不再组装或堆叠材料，而是将单根连续碳纤维直接置于三维空间中来定义结构。