去年，马萨诸塞州理工学院的研究人员关闭了风洞，他们对一种坚韧的新型超轻复合材料的最新测试感到满意：这是一种柔韧的网状物质，可以像乐高积木或K'nex玩具一样扣在一起。这些部件可以组装成类似三维锁子甲的结构，在给定重量下，其刚度是现有超轻材料的10倍。研究人员正在测试由这些新材料制成的原型翼型和机翼结构在强气流中如何弯曲和变形。他们用搭扣式部件制造更轻但更耐用的飞机、航天器甚至桥梁的梦想向前迈进了一大步。
这种从根本上不同的材料设计方法可能会为航空航天、工业和消费品带来极其轻巧而坚固的结构。该设计的灵感来自海绵骨中的晶格，这种晶格赋予动物骨骼在低重量下的强度。该复合材料还可以克服传统制造技术对超轻结构尺寸的限制。
复合材料通常由浸渍树脂的模制纤维片层叠而成。热固化过程会硬化树脂，从而设定所需的形状。制造大型结构需要巨大的圆柱形烤箱，用于烘烤大型部件，然后再将这些部件铆接在一起形成更大的整体。麻省理工学院的材料可以制成整个大型物体，例如飞机机身，而无需铆钉。每块材料都将连接到下一块，以创建一个完整的组件。这些部件也可以分离，从而可以在飞机或桥梁所在的位置进行维修或改装，或者拆卸以便回收利用。
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康奈尔大学机械和航空航天工程副教授霍德·利普森（Hod Lipson）说，这种复合材料扩展了材料的定义，他没有参与麻省理工学院的工作。典型的材料在原子和分子尺度上重复其基本成分。他说，这种材料在宏观尺度上重复，使整个组件成为坚固、柔韧的固体。用这种复合材料制成的结构不会有可能会灾难性失效的接头，而且逐位构建可以使定制制造更容易。
基本构建块是一种碳纤维增强聚合物，形状像一个扁平的X形，大约两英寸宽，中心有一个矩形节点，每个臂的末端都有小环。一个部件通过将一个环连接到一个节点来连接到另一个部件。每个节点容纳四个环，用一个硬质碳纤维夹固定到位，形成一个八面体单元的立方晶格——一个具有八个平面表面的结构，称为立方八面体。麻省理工学院的实验室已经建造和测试了数十个模块，其臂长从几乎六英寸到十分之几英寸不等。用不同的密度（由臂厚决定）和不同的单元尺寸（由臂长决定）制造复合材料会影响材料的刚度和重量，从而决定其抵抗弯曲或屈曲的能力。
如何最好地组装这些部件仍然是一个挑战。在这个阶段，研究人员费力地使用镊子连接这些部件。但麻省理工学院的比特与原子中心正在设计一个机器人团队，该团队可以用这种材料构建物体，或者爬过现有结构进行维修。肯尼斯·张（Kenneth Cheung）是麻省理工学院的前博士后研究员，曾帮助开发这种复合材料，现在在美国宇航局艾姆斯研究中心工作。他说，一个装配系统“最好与独立的机器人一起工作，分别执行检查、安装或拆卸等任务。”
其他研究人员也在努力解决快速组装问题。利普森领导的一个团队设计了可以识别自己位置并知道需要去哪里的机器人。他说，这样的机器人可以构建包含数十亿个构建块的材料。机器人还可以快速建造临时的防洪堤，或在太空中制造卫星。
在用这种复合材料制成的飞机或汽车从机器人装配线下线之前，该复合材料必须通过资质和安全认证标准。张说，可以建造全新的结构，包括带有变形机翼的飞机和带有柔性但无关节手臂的机器人。然而，这种材料可能会更快地出现在其他应用中；他说，无人卫星或太空探测器可能会在几年内发射升空。