纳米晶格显示出诱人的机械、能量转换和光学性质，但要在保持致密的规则纳米特征的同时制备大的纳米晶格是一项极具挑战性的工作。

近日，美国宾夕法尼亚大学James H. Pikul报道了开发了一种无裂纹自组装方法来制备具有100 nm周期性特征和30 nm晶粒尺寸的厘米级多功能金属纳米晶格。

文章要点

1）与先前的纳米晶格相比，该纳米晶格的无裂纹面积增加了2万倍，加载方向的晶胞数目增加了1000倍。此外，这些纳米晶格在应变为1.12%、密度为2.67 g cm^-3的条件下具有257 MPa的抗拉强度，是相同相对密度的最强多孔金属在任何尺度下强度的2.6倍。

2）研究人员通过保持湿模板和利用静电力通过模板辅助金属电沉积来消除自组装过程中的裂纹。

3）基于这种方法，生长了大面积无倒置裂纹的镍纳米晶格，并用宏观测试设备测试了其拉伸性能。所得到的镍纳米晶格具有很好的光子着色性能，接近理论上的抗拉强度上限，获得了优于其他多孔金属和纳米晶格的强度和相对密度的组合，并能以比大多数多孔材料更低的体积和质量抵抗弯曲断裂。

这项工作中发展的方法和发现将进一步促进轻质多孔金属的设计和制造，这些金属具有高强度、导电性和导热性、结构着色和高比表面积的良好组合，有望提高许多应用的性能，如高功率密度电池、高效热质交换器和选择性渗透膜等。

参考文献

Jiang, Z., Pikul, J.H. Centimetre-scale crack-free self-assembly for ultra-high tensile strength metallic nanolattices. Nat. Mater. (2021)

DOI：10.1038/s41563-021-01039-7

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01039-7