科学家成功地将DNA的复杂结构与玻璃的纯度结合，创造出一种既轻又具有前所未有的强度的材料。这种超级材料的重量只有钢的五分之一，但其强度却是钢的四倍。据来自康涅狄格大学、哥伦比亚大学和布鲁克黑文国家实验室的科学家们称，这使其成为已知的最强密度材料。
力量与轻盈的完美结合
寻找既有强度又有轻盈的材料一直是科学的挑战。这两种特性往往看似互相矛盾，但这并非总是真的。事实上，一个专门的研究团队证明了，这两种特性有时可以并存。
很多出色的科学项目都源于独特的灵感，这次的灵感来自钢铁侠的标志性盔甲。
“我非常喜欢钢铁侠电影，并一直在思考如何为他创造一个更优质的铠甲。铠甲必须足够轻便，以使他飞行更快，同时又必须足够坚固，以保护他免受敌人攻击。我们的新材料比钢轻五倍，但强度是其四倍。因此，我们的玻璃纳米格子将是制造钢铁侠升级铠甲的理想材料。”哥伦比亚大学的纳米材料科学家Oleg Gang说。
他们的研究核心在于充分利用玻璃的固有强度。玻璃，即使是经过轻微碰撞就会破裂的那种，在其最纯净、无瑕的状态下，能够承受高压，即使是对于最坚固的材料也是如此。
但制造大块、无瑕的玻璃片非常困难。这也是为什么玻璃在作为结构材料时，其尺寸几乎总是小于一微米的原因。纳米尺度的玻璃既轻又强大。
为了将这些玻璃粒子形成一个3D框架，研究者们使用了DNA作为支架。这种自组装的DNA框架就像一个骨架，在其上，科学家们仔细地涂上了玻璃涂层。这种方法产生了一个既坚固又轻盈的材料，达到了之前认为不可能的强度和密度。
“利用DNA来创建定制的3D纳米材料框架，并对其进行矿化处理，为机械工程提供了巨大的机会。但在将其用作实际技术之前，仍需进行更多的研究。”Gang表示。
接下来，研究团队计划利用DNA结构来制造更为强大的材料。例如，用碳化硅陶瓷代替玻璃可能会得到更好的强度-重量比。改变DNA结构也可能进一步提高这些比例。这是否意味着未来我们能看到这些创新材料被用于类似钢铁侠的铠甲中？只有时间会告诉我们。
这些研究成果发表在《细胞报告物理科学》杂志上。
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