貝殼是出了名的堅硬，這要歸功于它們獨特的有機和無機材料交替層的結(jié)構(gòu)。一層層的無機納米顆粒提供了強度，而有機蛋白質(zhì)將它們“粘”在一起，提供緩沖并防止裂縫在層間傳播。

桑迪亞國家實驗室的科學家們模仿了這種結(jié)構(gòu)來制造他們自己的材料。在這種情況下，有機層由燒焦的糖制成的碳黑組成，而無機層是二氧化硅。這種聽起來簡單的材料不僅堅固，而且非常輕，每層的重量只有幾微克。

研究小組測量了這種材料的硬度超過11GPa，彈性模量為120GPa。它還顯示了非凡的耐熱能力，研究人員在超過1150℃的溫度下對其進行了測試，并估計它應(yīng)該可以承受高達1650℃的溫度。

也許最重要的是，從實用性的角度來看，這種新材料的生產(chǎn)成本很低。據(jù)研究小組稱，一塊5平方厘米的材料僅需25美分，相比之下，具有最接近的熱和機械性能的類似尺寸的鈹晶片要花費數(shù)百美元。錦上添花的是，這種材料的制造相對環(huán)保，只需要在生產(chǎn)過程中添加乙醇。

這種耐人尋味的特性組合意味著這種受貝殼啟發(fā)的新材料在航天器屏蔽方面可能非常有用，能夠承受發(fā)射的熱量并防止微小碎片的撞擊。將重量和成本保持在最低水平對于太空發(fā)射也是至關(guān)重要的，而這種材料在這些方面也有幫助。

這種材料還可以改善反應(yīng)堆的屏蔽，如桑迪亞自己的Z脈沖電源設(shè)施，一個實驗性的電磁波發(fā)生器，在那里它可以抵御熱、輻射和碎片的侵襲。

這項研究發(fā)表在《MRS Advances》雜志上。