麻省理工學院團隊設計新方法，快速測試超材料抵抗超音速衝擊彈性

科技新報

一個好的測試工具，能幫助科學家更快速找出具大好前途的新材料。最近麻省理工學院工程師們報告了一種新方法，能用於快速測試各種超材料結構、以及材料應對超音速衝擊的彈性。

超材料是不存在自然界的特殊人造材料，比如能讓光、電磁波改變通常性質而賦予整體材料更卓越性能。但超材料的奇特性質與成分無關，而是源於特意組裝的微觀幾何結構及尺寸，由於微結構尺度小於它作用的波長，因此得以對波施加影響。

實驗中，研究團隊將不同微小超材料晶格懸浮在微觀結構之間，以超音速向材料發射較小粒子，接著使用高速攝影機以奈秒精度捕捉每次撞擊結果影像，從中確定某些超材料架構更能抵抗超音速衝擊，有時會使粒子偏轉，有時則捕捉它們。

整體而言，研究團隊觀察到超音速粒子雖然在晶格超材料中產生小刺孔，但材料仍保持完好。相較之下，當相同粒子以相同速度射入同質量的固體非晶格材料會產生較大裂紋並迅速擴散，導致材料崩壞。特別的是，設計成重複八隅體微結構的材料似乎最堅固。

在相同速度下，八隅體微結構材料更難斷裂，或者說每單位質量的超材料可承受散裝材料 2 倍衝擊。

團隊希望新的測試方法能幫助其他科學家快速找到製成太空船、車輛、頭盔、或其他任何需要抗衝擊結構的用途，也計畫用新方法識別新穎超材料設計，進一步擴展至更強、更輕的防護裝備、塗層、嵌板等。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

（首圖來源：麻省理工學院）