中国研究人员利用离子轨道技术成功制备了具有超高能量吸收能力的机械超材料。结果作为编辑精选发表在NatureCommunications上。

该研究由中国科学院近代物理研究所材料研究中心的研究人员及其来自重庆大学的合作者共同完成。

机械超材料是指一类具有人工设计结构的复合材料，表现出传统材料所不具备的非凡机械性能。其中，吸能机械超材料能够更有效地吸收机械能，这就要求材料本身同时具备高强度和高应变能力，但一般情况下两者很难同时存在。

纳米晶格是一类具有纳米级特征尺寸的新型机械超材料。由于尺寸效应、几何构型和材料选择，这类多孔材料的力学性能与块状材料有很大不同。纳米晶格具有更好的力学性能和更轻的重量，有望在未来的高性能功能材料领域带来革命性的应用。

梁结构纳米晶格是纳米晶格超材料的研究热点。然而，制造光束直径小于100nm的金属光束纳米晶格一直具有挑战性，因此其机械性能仍然不明确。

在这项工作中，基于兰州重离子研究所(HIRFL)，研究人员利用离子轨道技术制备了一种新型的准体心立方(quasi-BCC)束纳米晶格机械超材料。准BCC纳米晶格的光束直径可以小至34nm，这是机械超材料的低光束直径记录。

此外，研究人员证明，金和铜准BCC梁纳米晶格具有出色的能量吸收能力和抗压强度。实验表明，铜准BCC束纳米晶格的能量吸收能力超过了先前报道的束纳米晶格。金和铜准BCC梁纳米晶格的屈服强度超过相应块体材料的屈服强度，密度不到后者的一半。

此外，研究人员透露，非凡的机械性能主要归功于尺寸效应、准BCC几何形状和金属良好延展性的协同效应。

该研究揭示了束纳米晶格的力学性质，并将离子追踪技术作为探索具有超高能量吸收能力的束纳米晶格的新方法。