波音公司金屬材料「微格金屬 (microlattice)」的結構如何實現極致輕且堅固強韌？

01-13

Boeing has revealed the world"s lightest metal structure, which it claims is 99.99% hollow.
The revolutionary breakthrough claims to be 100 times lighter than Styrofoam and could be the future for aeronautical design, and is so light that is can sit atop a dandelion
Called a microlattice, it is so strong the firm says an egg wrapped in the material would survive a 25 story drop

?Read more: Boeing shows off Microlattice material that is 99.99% AIR
? Boeing says its metal microlattice is the "lightest metal ever" (Tomorrow Daily 256)

每次出現一新東西，總是自帶光環，彷彿耶穌，然世界紛爭依舊。

Ultralight Metallic Microlattices

下載不到的，下面附上文中圖四張（原文共計四圖）。

1、HRL作者單位：看過《飛行家》嗎，萊昂納多做飛機那個，第一作者的單位即此人創建。HRL Laboratories讀篇論文還能和電影關聯上，也不錯。

2、極致輕：原理很簡單，如圖1。

3、堅固強韌？：科學裡最大的忌諱就是用一個普通辭彙描述科學概念，很容易錯且不自知，交流也困難。

先上圖2和圖3。

文中核心點共計四條，每條一圖。1、成功製備；2、大應變可恢復性；3、多次服役後性能穩定；4、E-ρ關係上突破常規低密度材料。這裡沒有一條是說toughness，即強韌度，至於堅固，堅固在漢語里意思是什麼不清楚，但多少和硬度以及stiffness有關，彈性模量E高是一個基本前提，金屬的E少則40GPa，多則200GPa（Ni一個方向）這裡多少？0.5MPa。低是有原因的，單位面積承擔載荷的材料少，也是這個原因才輕。Ni密度8.9，這裡最低密度0.001對應E 0.5MPa，0.043對應E 9MPa。常見塑料的E在0.2-4之間。對這種結構的準確叫法應該是會產生一定程度累計損傷的金屬海綿。管海綿叫堅固強韌，這就是不清楚在說什麼了。標題里英文鏈接第一個說起25層雞蛋不壞的說法，用了strong這個詞忽悠人。第一，沒看到實驗，視頻中只是說可以用更小體積的這個金屬海綿包起來，可沒說她真的做了！如果做了，懂宣傳的美國人肯定會放視頻上去。即便做了，成功了，如果用這金屬包起來，如同用空氣泡沫包起來，落下來的過程考慮的主要是空氣動力學，不是密度，加個降落傘還可能吧隕石級別的太空梭無損的放到地面呢。

我也研究金屬，看了TA Shaedler的視頻後，第一個想到的應用不是什麼可能的飛機行李架（告訴我，有現成的泡沫Al，高強度，低成本，雖然比這種金屬結構更高的密度高几十倍，但比一個行李箱低很多的密度，為什麼要用這麼個不能用大規模廉價設備就能生產的東西？有錢不能任性）；而是買來做個椅子墊兒。核心問題都在「可能」。
把可能當做將來確定能實現，這就是宣傳，忽悠，公關。

4、最後，這種東西上science，是因為新穎，不是實用。最大的學術貢獻，也許是最後一張圖。
所有新穎的東西剛出來時都被一些欠知（比無知知道的多，但又不足以供自己做出判斷）「叫囂」著要橫掃/革新舊世界；最終，如同那些舊世界作為新東西出來時候一樣，該在哪兒涼快在哪兒涼快去，能找到自己的位置就不錯了。

其實就是一個微觀的腳手架，起了一個唬人的名字。這種材料現在好多用增材製造（3d列印）來製作，尤其在醫用領域做仿生組織，可以增大和人體組織的結合面。

輕量化的結構作為航空航天材料也不錯。但疑點在於它的力學性能一定不會比實心的結構好。試想在生活中你會用腳手架搭一座樓住嗎？起碼也要鋼結構吧。所以僅能用於非主稱力的結構和部位——那麼它的價值和意義也就很局限了。

總而言之，這個技術並不是那麼新奇。但如果不斷加以優化和開發，將來一定會有更多不錯的用途

金屬微格（Metallic microlattices）是一種合成的多孔極輕金屬材料（1）。它的密度只有0.9mg/cm3，由HRL實驗室和加州大學，加州理工技術大學學者合作發展而成，2011年發表。原型樣品為鎳-磷合金。是世界上最輕的固體材料。2012年，大眾機械評選金屬微格為改變世界十大創新之一。

金屬微點陣由相互連接的空心支柱組成；每支柱的直徑～100um，壁後100um.全部結構的99.99%為空氣；表觀密度為0.9g/cm3.為25度攝氏空氣重量的1.76倍。比發泡膠輕100倍。

金屬微格的力學性質似彈性體；壓縮體積變小大過50%以後，仍能恢復原形。與氣凝膠的脆性大不相同。金屬微格的這種性質能吸收震動。它的楊氏模量E和密度P的關係為E～P2次方；而氣凝膠和碳納米管的E ～P3次方。

__摘自百科，對不起我對金屬領域的關注不多呢。

金屬點陣結構，用基於粉床鋪粉的增材製造技術可以成形。單點陣的結構可以通過模擬設計實現結構的功能最優。

這是我們單位自己設計成形的點陣結構

謝邀。我是做無序態合金的，對這種金屬結構機理不是太清楚，所以後續看看我再學習一下。

就圖片里結構看來，規則有序，如果強度可以，那受益最大的我想還不是飛機製造業，應該是汽車企業。現在鋰電池的電動汽車除了受制與電池容量與安全，車體的重量也是其續航里程的另一主要限制因素。這種材料肯定比TESLA現在的鋁合金車身輕便，對於純電動汽車500Km里程可以有另類解決方案了。

具體真不懂區別於傳統材料這就是所謂的准納米材料如果大量使用就是人類的又一次腳踏實地的進步這類准納米材料關注微觀結構的精確構造釋放了材料們原子鍵的理論強度而幾乎沒有瑕疵但是這種精確結構在使用中還是會產生局部的原子鍵斷裂瑕疵如何控制瑕疵生長如何檢測如何修復設置如何自我修復就是下一步使用中要解決的難點和關鍵點這些納米材料結構精巧輕盈沒有冗餘瑕疵的生長會很快的說句題外話這種材料本身就是赤裸裸的低熵體維持這種低熵體的低熵狀態是要耗費大量能量的所以以後的設備就連結構件都要耗費能量了

以下為編輯

剛才又詳細的了解了一下此材料離准納米級別還差距很大是精細製造的宏觀材料遠遠沒有能釋放原子鍵理論強度的能力但是由於結構精細比傳統宏觀材料看起來還是破令人高興的整體強度很低不能做結構件但是整體的降服強度不低彈性形變的區間也很大彈性很好填充於結構件或蒙皮里有可能減輕總體的重量的情況下還能增加整體的結構性能

但是但是這種材料比起釋放原子鍵理論極限的納米材料就像三體裡面描述的是化學工質發動機和無工質聚變發動機的差距

話說這種材料現在國內有研究單位在做嗎？

謝邀，才疏學淺！不懂，要學習！

席夢思座墊沙發替代海綿暫時就這些了

謝邀，本人在微格金屬這方面沒有做太多深入研究，謝謝

卸腰。

真的只能卸腰，本人愚魯，未及學習探究材料領域，此材料如此高大上，遙望其氣，不勝惶恐，將腰卸了，雙手奉上，贈邀請者 @Cecile Liu

個人覺得，波音公司金屬材料「微格金屬 (microlattice)」極其適合用於生產席夢思，即彈簧床墊

摺疊我吧

謝邀。這種材料是立體狀、蜂窩形式的內部中空結構，這種獨特的結構使其不同於實心金屬材料，密度很小，即質輕。至於強度高，我個人猜測是因為這種金屬獨特的結構構造導致的。對於其他力學性能，由於沒有查到更多的資料（金屬製造工藝、金屬種類、詳細的結構），不敢妄自揣度。見諒！

謝邀，不清楚，以後在回答吧

謝邀。仔細看了相關資料。這個材料應該是基於仿生的設計，比如貝殼之類的結構；由於是100nm的尺度，應該不是純粹的金屬材料的。一般金屬粉體或線，到了100nm左右後會有熱穩定性的問題。

製造方法，應該不是3D列印之類的；估計是化學方法等，先有相應的骨架，然後經過其他處理得到的。

不考慮材料本身，這個結構號稱99.99%是由空氣組成，基本的「骨架」也是由中空管組成，而且管壁也那麼薄，必須輕啊。而且看到介紹這個材料的視頻的時候，第一反應這不就一彈簧么，而彈簧結構他可以吸收比較多的能量。知識淺薄，就大概知道這麼多。

謝邀，從外形上看還是蜂窩結構，現在的航空材料也大量使用。但是它僅僅是做的特別細的蜂窩結構還是其他的什麼結構，我就不知道了。

結構主要還是管狀的，甚至可以做熱交換，這是他們之前類似材料的技術構思：

所以也許恢復性能極高的金屬海綿這一特點，其實還有其他潛在的功能。

催化劑支架的想法其實也蠻不錯的，不過看下來波音沒有往這個方向排布。

另外，並未公開雞蛋試驗的視頻不等於未做成功吧，具體的包裹方式也許只是目前不宜公開的技術秘密。

貴不貴啊，用到枕頭上吧

材料上應該是一些市面存在的特種金屬之類

主要是結構上、但是看了幾個視頻都沒有說明

可能暫時保密

波音的製作可能不同於HRL的方法

但是看描述傳統加工方法應該不行、

3d列印或者特殊方法之類