怎样才能使某种材料结构更加坚固呢?答案可能就是让它充满无数的孔洞。科学家已经研究出关于这种孔洞的最佳尺寸和排列方式的方案。
这种方法是受树木的启发,2002年,由英国巴思大学朱利安·文森特教授率领的研究小组用电子显微镜对在硬木里发现的直径为10-150微米的微小孔洞进行观察。他们发现,孔壁的弹性可以吸收对树木施加压力产生的能量。这就解释了为什么山毛榉、栎树和柳树等树木密度并不高于其他很多木材,但却特别结实的原因。软木内部的孔洞数量较少,直径也较小。
目前,东京茶之水大学的奥村弘和同事们已经在与文森特合作研究最合理的排列孔洞以使材料更加坚固。每个孔洞四周是材料中柔韧度最强的区域,因为孔洞内壁的屈伸能缓冲压力。因此他们推测,当这些区域———其大小约等于孔洞本身,相接或相连的时候,材料强度将达到最大。
研究人员用描图纸带对这一理论进行了二维测试。他们在材料上按一定规律设置了一定大小和间距的孔洞,以增加材料从两端拉扯时的弹性。文森特说,这个设想应该可以扩展到三维,并最终将其应用于混凝土等建筑材料的加固,尽管在这些物质里加孔可能有难度。他说,有一个办法是在混凝土凝固之前在里面放上玻璃泡来铸孔。
(沈英甲)2005-11-24