如果你從各個方向擠壓一個物體,它會在各個方向上收縮。但是有一些奇怪的材料,當受到壓縮時,實際上它在一個方向上會增長。

美國物理學學會(American Institute of Physics)研究人員卡薩琳.麥爾斯(Catherine Meyers)近期發表文章稱,某個化學家團隊現在已發現了一種新的結構,他們已把這種性能發展到了一個新的高度,在壓力下,它能夠比其他任何已知的材料有更不可思議的伸展性。這一發現可能有助於研發新型壓力傳感器和人造肌肉。

她寫道,負線性壓縮現象(Negative linear compression,或NLC)已經存在數百萬年了。事實上,生物學家相信,章魚和魷魚利用這種現象來收縮肌肉。然而,直到最近的幾十年,科學家才學會設計具有這種性質的材料。幾年前,這些人造材料在壓力下只能擴大百分之幾的體積,這使得它們在工程中的應用受到限制。現在,研究人員正在探索,如何設計新的材料,使其在壓力下的膨脹體積能夠遠遠大於已知的材料。進行這一工作的科學家指出,這種新材料的關鍵,在於受到壓力的時候,材料內部的原子進行了空間上的重新排列,且沒有發生結構上的坍塌。

研究小組發現,氰化鋅 (ZincDicyanoaurate) 這種材料做到了這一點。其獨特的結構,是一個由金原子構成的類似彈簧的螺旋鏈,同時,這些金原子嵌在由金、氰化物和鋅合成的蜂巢狀框架中。當鏈條被壓縮時,蜂窩狀框架產生高達10%的向外變形,這是之前任何材料能夠達到的變形效果的數倍。科學家稱這種大變形是「超級負線性可壓縮性」,並把它比喻成一個可折疊的葡萄酒架,這些酒架在水平方向折疊時,會在垂直方向大大的伸長。

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氰化鋅的這種獨特性能使得它將來能用在如下幾個方面。短期內,這種透明材料可用於光學壓力傳感器。壓縮會導致晶體在一個方向上縮小,而在另一個方向上擴大,這樣就改變了通過此材料的光路,即能對微小的壓力變化產生敏感的反應。
從長期來看,這種材料可用於人工肌肉設計。我們的肌肉在生物電場的作用下收縮,但可以設計新的肌肉,在施加壓力時收縮,就像生物學家所認為的章魚肌肉的收縮方式。

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