这新的超材料是第一个达到坚硬度的理论极限！

已知宇宙中最有效的泡沫材料。

科学家已经证明，新的3D超材料(metamaterial)设计是这类结构的第一个达到坚硬度的理论极限。

被称为Isomax，这个材料是根据一个几何形状单元格的重复组成所形成硬泡沫材料。像这样的结构，是所谓的异质材料(heterogeneous material)的一个例子，由不同的组分所组成。尽管Isomax大部分是空气和空白空间(empty space)，它实际上是所设计过的最坚固合成物。

来自加州大学圣塔芭芭拉分校的材料科学家Jonathan Berger解释：“Isomax的几何形状在所有的方向都是最坚固的。”

Berger最初在2015年构想出Isomax的设计，当时他正在寻找一种材料具有最高可能性的坚硬度对亮度比。

这个想法是找到一个重复的多孔3D结构，例如蜂巢，但是在总质量方面提供极低的密度，并且有最大可能的韧性和抗压扁性。

现在，在一份新论文中，Berger和他的团队以新的计算来支持他们最初的电脑模型，显示在被Hashin-Shtrikman界限(Hashin-Shtrikman bounds)定理公式化时，Isomax的几何结构达到了弹性坚硬度极限。

Berger说：“很显然在2015年有很多的正面反馈。但对我来说，作为一个科学家，这有点过于不严格，除非提交到同行评议期刊。”

Isomax还没有被制造，但造成这个材料在理论上这么坚硬是它的两种基本形状的组合，三角形和十字形。使用这两种图案，Isomax的重复单元格是由许多被内隔墙强化的金字塔所组成。

根据研究人员，这些相交的内隔墙在抵抗垂直压碎力是完美的，然而金字塔形状提供了稳定性和抵抗来自相反方向的剪 (非一直线的)力。

UCSB Engineering

因为单元格的设计意味着Isomax大部分是空白空间，尽管极为弹性，这个泡沫材料最终是令人难以置信的轻，导致Berger把它形容为“宇宙最有效的[泡沫材料]”。

他在2015年解释：“因为它有一定的对称性和一直线，因此达到坚硬度的理论界限。没有其他材料像这样。”

这个团队的下一步是研究这种超材料在现实世界中的潜力。

一项实验分析将让他们在实验室里测试Isomax的物理弹性，而且他们也在研究生产过程，使得这个结构物能够被有效地制造。

一旦生产，这个团队展望Isomax被用于一切事物，从新类型的包装材料到重量轻的义肢。

来自维吉尼亚大学(University of Virginia)的一名成员Haydn N. G. Wadley说：“它还会是一个很好的隔热和吸音材料。”

“这种超轻材料的潜在应用可能出现在太空结构体、轻型汽车和许多机器人机器；特别是移动式类型，具有自己的动力和必须要能机动操作。”

这项研究成果在自然期刊(Nature)上报导。

UCSB Researcher Jonathan Berger on The Most Efficient Material in The World from UC Santa Barbara on Vimeo.