材料學(xué)家Jens Bauer和德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)一個技術(shù)團(tuán)隊受人類骨骼的啟發(fā)正在使用3D激光光刻技術(shù)開發(fā)一種高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。這種材料比其它所有工程材料的強(qiáng)度重量比都高，而且密度比水還低。

在材料科學(xué)家眼里，整個世界都是材料構(gòu)成的。大多數(shù)材料科學(xué)家的畢生追求的目標(biāo)是找到強(qiáng)度更高而密度更低的材料。正常的情況是物體的強(qiáng)度越高，它們的比重越大。

自然界存在一些天然的多孔材料，比如骨頭或木材，往往具有輕質(zhì)高強(qiáng)度的特點，但是其復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)使得這些天然材料不可能被復(fù)制。

但如今，激光和3D打印技術(shù)的新發(fā)展使得像Bauer這樣的材料科學(xué)家們獲得了強(qiáng)大的工具來實現(xiàn)新型材料的設(shè)計開發(fā)。Bauer和他的團(tuán)隊使用了一種由Nanoscribe開發(fā)的名為3D激光光刻(3D laser lithography)的技術(shù)。Nanoscribe是KIT下屬的一個研究機(jī)構(gòu)，3D激光光刻是使用極小的激光束和特殊鏡片通過光敏感聚合物來創(chuàng)建微小結(jié)構(gòu)。然后將聚合物用一種鋁化合物包裹以創(chuàng)造出通風(fēng)、結(jié)構(gòu)重疊、骨骼狀的材料，如下所示。

Bauer和他的團(tuán)隊對上述不同結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行壓力測試，從而找出具有最高強(qiáng)度重量比的新型材料。據(jù)了解，最后找出的最強(qiáng)材料內(nèi)部擁有蜂窩結(jié)構(gòu)體而且被50納米厚的氧化鋁涂層包裹。它能夠承受的壓力高達(dá)280兆帕斯卡，這使得它成為最強(qiáng)的人造材料，而且密度比水輕。

Nanoscribe現(xiàn)有的制造系統(tǒng)只能制造幾十微米大小的這種材料。隨著激光技術(shù)、3D打印和材料技術(shù)的提高，預(yù)計這種新型的超強(qiáng)輕質(zhì)材料將很快在現(xiàn)實生活中應(yīng)用。