试想一下，如果有一种材料，其强度坚固到足以用于打造飞机或汽车，但重量却轻如空气，是不是有一种很科幻的感觉？但过不了多久，这种事情可能就会成真了！因为来自美国麻省理工学院和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的一支研究团队，已经打造出了新型的超轻量级材料——它轻如气凝胶、但是强度却要比它墙上10000倍！也许未来某一天，航天和汽车设计都会发生彻底的改变。
劳伦斯·利弗摩尔(Lawrence Livermore)工程师“Yayne”(Zheng Xiaoyu)在观看组成超轻量、超坚硬材料的晶体单元的微缩模型。
LLNL研究团队及其微结构样例。
“气凝胶”(Aerogel)，又称“冷冻烟雾”(frozen smoke)。
气凝胶有着令人难以置信的重量，目前的最轻记录保持者为每平方厘米只有0.16毫克的“aerographene”。除了保温、球拍和控制漏油等领域，美国宇航局还将之用于隔绝收集自彗星尾巴的“星尘任务”(Stardust mission)样本。
由MIT/LNLL团队开发出的新材料，其实并不是气凝胶，而是“超级材料”(metamaterials)。虽然它是人造的，但却可以在自然界中找寻到它的足迹。
研究人员的想法是，打造出具有气凝胶般“轻量级”的重量，但是强度却要给力得多。因此，新材料的强度，其实来自于自身的几何结构，而不是化学材料本身。
至于新材料的制备，则是通过“微立体光刻投影”(projection micro-stereolithography)技术来实现的——这是桌面式3D打印的一种，但是作用于微观层面，以便于人们快速创建高度复杂的三维微结构层原型。
尽管微粒体投影光刻的规模很小(microlattices)，但其过程很像是制作桁架和大梁。而在这个过程中，所使用的材料竟然还可以进行切换。研究团队称，他们可以使用许多不同的材料，包括聚合物、金属和陶瓷等。
起初，LLNL/MIT团队制作出了200至500纳米厚的金属膜层，然后熔掉聚合物基体模板，最后剩下的就是金属薄膜管的形态了。
随后，该团队还用同样的方法，拿陶瓷来替代金属，并制作出了约50纳米厚的陶瓷管结构。这种材料的密度与之传统气凝胶相似，但强度却要高出后者4个数量级。
再接下来，这支团队还打造了“陶瓷-聚合物”混合体(在聚合物中嵌入纳米陶瓷颗粒)。不过过程略有些不同，即通过加热来出去聚合物，从而使陶瓷颗粒成为致密的固体。
LLNL工程师“Rayne”(Zheng Xiaoyu)称：“这些轻质材料至少可以承受自身160000倍的负荷”。
在不远的将来，该裁量有望应用到飞机零部件、汽车和航天领域，而且最终强度可能会比实验室版本再强上100倍。
相关研究结果已经发表在《科学》(Science)期刊上。