用微小颗粒制造材料的新途径

TU Delft 的研究员 Laura Rossi 和她的团队发现了一种用微小玻璃颗粒(即所谓的胶体)制造合成材料的新方法。他们与来自女王大学和阿姆斯特丹大学的同事一起表明，他们可以简单地利用这些胶体的形状为新材料制造有趣的构件，而不管胶体颗粒的其他特性如何。“这很引人注目，因为它开辟了一种全新的材料设计思考方式，”罗西说。他们的工作发表在本周五 的《科学进展》上。

胶体是微小的颗粒，尺寸从几纳米到几微米。它们由一组分子组成，并且可以根据它们的材料而具有不同的特性。“在某些情况下，胶体可以表现得像原子和分子，但它们的相互作用不那么强烈，”罗西解释道。“这使它们有望成为新材料的基石，例如可以使它们的特性适应环境的交互式材料。”

材料设计新方法

如果不理会，这项研究中由玻璃制成的立方体形胶体将自行组装成简单的结构，如扭曲的立方和六边形晶格。但研究人员并没有立即从积木到最终结构，而是将一小部分胶体组合成更大的积木。当他们组装这些胶体簇时，他们最终得到了一种不同的最终结构，其材料特性与自组装结构不同。“从化学的角度来看，我们总是专注于如何生产某种类型的胶体，”罗西说。“在这项研究中，我们将重点转移到：我们如何使用已经可用的胶体来制造有趣的积木?”

向前迈出一步

根据 Rossi 和她的合作者 Greg van Anders 的说法，他们研究界的最终目标之一是按需设计复杂的胶体结构。“我们在这里发现的东西非常重要，因为对于可能的应用，我们需要有可以扩大规模的程序，这是目前大多数可用方法难以实现的。从不同的预组装相同部件的基本能力积木，并让它们制作相同的结构，或者使用相同的积木并预先组装不同的部件来制作不同的结构，这实际上是设计复杂结构的基本“棋步”，”范安德斯补充道。

尽管罗西研究的是基础方面而不是材料设计的应用，但她可以设想这项特定工作的最终应用：“我们发现，我们制备的结构的密度远低于使用“ _ _

联手

罗西的团队在实验室中构建了胶体簇后，他们依靠皇后大学的 Greg van Anders 团队通过计算机模拟从预先组装的簇中构建了最终结构。“通过这些项目，能够与其他可以运行模拟的人合作非常棒，不仅可以深入了解正在发生的事情，还可以测试实验室实验成功的机会有多大，”罗西解释说. “在这种情况下，我们得到了非常令人信服的结果，即我们很好地理解了设计过程，并且最终的材料很有用。”

下一步将是在实验室中实际构建由胶体组制成的最终结构。“在看到这些结果后，我相信它可以做到，”罗西说。“拥有这种材料的物理版本并将其握在手中会很棒。”