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中国制备出系列高性能“金属玻璃”
经过多年攻关,我国科学家近年来在金属玻璃的制备和机理研究上获得一系列重大进展,并成功制备出用于卫星太阳能电池等伸展机构的非晶合金材料。
非晶合金又称金属玻璃,由于其不同于晶体的特殊原子排列结构,表现出超高比强、大弹性变形能力、低热膨胀系数等特异性能,受到各国科学家重视,成为当今最活跃的材料学研究领域之一,孕育着继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命。
2007年起,在科技部、国家自然科学基金委等部门支持下,来自北京航空航天大学、中科院物理所和金属所、北京科技大学、清华大学等院所的科学家,组成国家“973”计划“高性能轻质非晶态合金若干关键基础问题研究”项目研究团队,向高性能非晶态合金领域发起了科研攻关。
47岁的北京航空航天大学教授、“973”项目首席科学家张涛是块状非晶合金的开创人之一。“和相应的晶态合金比,非晶合金具有高强度、熔点低、流动性好等特点,几乎可以像塑料一样成形,能够实现短流程精密制备复杂形状的零部件。”张涛说。
近年来,张涛的团队进一步发现了多种新型非晶态合金体系,而且在金属玻璃形成机理上取得了进展,成功将铝、镁、钛等轻质合金也制备成金属玻璃。
大型太阳能电池阵伸展机构、空间探测器的盘压伸杆等零部件是卫星关键部件,要求材料有高强度高弹性等特性。由于我国没有这种高性能材料,这些部件往往要依靠进口。张涛的团队成功制备出用于卫星太阳能电池阵伸展机构的非晶合金材料,为应用创造了可能。“这意味着我国的大型太阳能电池阵,今后有可能插上用金属玻璃制作的‘中国式翅膀’飞上太空。”张涛说。
“奔跑”机器人 速度堪称全球最快
美国密歇根州大学的实验室研制出一款能够像人类一样奔跑的机器人,让双腿机器人的敏捷性和效率达到一个新的高度。这款机器人名为“MABEL”,最高速度可达约每小时11公里,据称是世界上速度最快的双腿有膝机器人。
研究人员表示,具备奔跑能力的机器人并不多,MABEL能够做到这一点,并且是像人类一样奔跑。它的重量分布方式与人类相似。它的躯干更重,腿部轻巧而灵活,装有充当肌腱的弹簧。MABEL每跨一步时在空中的停留时间占到40%,就像是一个真正的奔跑者。其他奔跑机器人几乎就是在快走,而不是奔跑,每跨一步时在空中的停留时间不到10%。
在穿行于复杂地形和进入建筑物内执行任务方面,具备出色奔跑能力的双腿机器人拥有优势。工程师表示它们可以充当机器人士兵或者营救人员。研究人员正试图让机器人具备这样一种能力——人类能够进入的地方,它们也能够进入。因此,人类形态学研究便显得非常重要。如果派遣机器人进入着火的房屋搜寻幸存者,机器人需要具备上下楼梯的能力,能够跨过掉在地板上的玩具,能够在轮子和履带无法胜任的环境下活动。
经过多年攻关,我国科学家近年来在金属玻璃的制备和机理研究上获得一系列重大进展,并成功制备出用于卫星太阳能电池等伸展机构的非晶合金材料。
非晶合金又称金属玻璃,由于其不同于晶体的特殊原子排列结构,表现出超高比强、大弹性变形能力、低热膨胀系数等特异性能,受到各国科学家重视,成为当今最活跃的材料学研究领域之一,孕育着继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命。
2007年起,在科技部、国家自然科学基金委等部门支持下,来自北京航空航天大学、中科院物理所和金属所、北京科技大学、清华大学等院所的科学家,组成国家“973”计划“高性能轻质非晶态合金若干关键基础问题研究”项目研究团队,向高性能非晶态合金领域发起了科研攻关。
47岁的北京航空航天大学教授、“973”项目首席科学家张涛是块状非晶合金的开创人之一。“和相应的晶态合金比,非晶合金具有高强度、熔点低、流动性好等特点,几乎可以像塑料一样成形,能够实现短流程精密制备复杂形状的零部件。”张涛说。
近年来,张涛的团队进一步发现了多种新型非晶态合金体系,而且在金属玻璃形成机理上取得了进展,成功将铝、镁、钛等轻质合金也制备成金属玻璃。
大型太阳能电池阵伸展机构、空间探测器的盘压伸杆等零部件是卫星关键部件,要求材料有高强度高弹性等特性。由于我国没有这种高性能材料,这些部件往往要依靠进口。张涛的团队成功制备出用于卫星太阳能电池阵伸展机构的非晶合金材料,为应用创造了可能。“这意味着我国的大型太阳能电池阵,今后有可能插上用金属玻璃制作的‘中国式翅膀’飞上太空。”张涛说。
“奔跑”机器人 速度堪称全球最快
美国密歇根州大学的实验室研制出一款能够像人类一样奔跑的机器人,让双腿机器人的敏捷性和效率达到一个新的高度。这款机器人名为“MABEL”,最高速度可达约每小时11公里,据称是世界上速度最快的双腿有膝机器人。
研究人员表示,具备奔跑能力的机器人并不多,MABEL能够做到这一点,并且是像人类一样奔跑。它的重量分布方式与人类相似。它的躯干更重,腿部轻巧而灵活,装有充当肌腱的弹簧。MABEL每跨一步时在空中的停留时间占到40%,就像是一个真正的奔跑者。其他奔跑机器人几乎就是在快走,而不是奔跑,每跨一步时在空中的停留时间不到10%。
在穿行于复杂地形和进入建筑物内执行任务方面,具备出色奔跑能力的双腿机器人拥有优势。工程师表示它们可以充当机器人士兵或者营救人员。研究人员正试图让机器人具备这样一种能力——人类能够进入的地方,它们也能够进入。因此,人类形态学研究便显得非常重要。如果派遣机器人进入着火的房屋搜寻幸存者,机器人需要具备上下楼梯的能力,能够跨过掉在地板上的玩具,能够在轮子和履带无法胜任的环境下活动。