工程師找到了一種製造既堅固又有彈性的超資料的方法。圖片來源：美國麻省理工學院
科技日報北京4月27日電（記者張夢然）美國麻省理工學院團隊開發出一種製造既堅固又有彈性的超資料的方法。這種資料通常非常堅硬且易碎，但通過列印出精確複雜的圖案，可以形成既堅固又靈活的結構。這項研究成果發表在最新一期《自然·材料學》雜誌上。
在超資料設計領域，“越强越好”一直是主導規則。超資料是一種具有微觀結構的合成材料，能够賦予資料整體卓越的效能。然而，追求更强硬度的同時往往犧牲了資料的柔韌性。為了解决這一問題，團隊設計了一種結合堅硬的微觀支撐結構和更柔軟的編織結構的“雙網絡”。這種新材料由類似有機玻璃的聚合物製成，能够拉伸至自身尺寸的4倍以上而不會斷裂，而其他形式的聚合物幾乎沒有拉伸性。
這種新型雙網路設計不僅適用於聚合物，還可以應用於製造彈性陶瓷、玻璃和金屬等資料。這些堅韌而靈活的資料可用於製作抗撕裂紡織品、柔性電晶體、電子晶片封裝以及用於組織修復的細胞培養支架等。
該團隊通過結合兩種微觀結構創建了這種超資料：一個是剛性的網格狀支架，由支柱和桁架組成；另一個是由線圈組成的結構，環繞著每個支柱和桁架。這兩種資料均由同一種丙烯酸塑膠製成，並使用高精度鐳射列印科技——雙光子光刻一次性完成。
團隊對這種新型雙網絡超資料進行了多種壓力測試，包括將樣品連接到納米機械壓機上以量測其拉伸强度，並錄製高解析度視頻觀察其拉伸和撕裂過程。結果表明，與傳統格子圖案的超資料相比，新設計能拉伸至自身長度的3倍，是傳統設計拉伸能力的10倍。此外，通過在資料中引入策略性孔洞（即“缺陷”），可以進一步分散應力，提高資料的彈性和耐撕裂性。
這一進展標誌著材料科學領域的重大突破，展示了如何通過微觀結構的設計來優化資料的整體效能。
【總編輯圈點】
資料的微觀結構猶如一座精密的“納米級建築”，微觀結構的細微調整，往往會對資料的效能產生“牽一髮而動全身”的影響。例如，在金屬材料中，晶粒尺寸、相分佈、缺陷形態等要素的變化，直接决定資料的强度、韌性、導電性等宏觀效能。如今，結合分子動力學類比、高通量計算、深度學習、3D列印等先進科技手段，資料設計領域的科學家們能够更加精准地預測不同微觀結構設計對資料效能的影響，並實現新型資料的“按需定制”。