去年，馬薩諸塞州理工學院的研究人員關閉了風洞，他們對一種堅韌的新型超輕複合材料的最新測試感到滿意：這是一種柔韌的網狀物質，可以像樂高積木或K'nex玩具一樣扣在一起。這些部件可以組裝成類似三維鎖子甲的結構，在給定重量下，其剛度是現有超輕材料的10倍。研究人員正在測試由這些新材料製成的原型翼型和機翼結構在強氣流中如何彎曲和變形。他們用搭扣式部件製造更輕但更耐用的飛機、航天器甚至橋樑的夢想向前邁進了一大步。
這種從根本上不同的材料設計方法可能會為航空航天、工業和消費品帶來極其輕巧而堅固的結構。該設計的靈感來自海綿骨中的晶格，這種晶格賦予動物骨骼在低重量下的強度。該複合材料還可以克服傳統制造技術對超輕結構尺寸的限制。
複合材料通常由浸漬樹脂的模製纖維片層疊而成。熱固化過程會硬化樹脂，從而設定所需的形狀。製造大型結構需要巨大的圓柱形烤箱，用於烘烤大型部件，然後再將這些部件鉚接在一起形成更大的整體。麻省理工學院的材料可以製成整個大型物體，例如飛機機身，而無需鉚釘。每塊材料都將連線到下一塊，以建立一個完整的元件。這些部件也可以分離，從而可以在飛機或橋樑所在的位置進行維修或改裝，或者拆卸以便回收利用。
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康奈爾大學機械和航空航天工程副教授霍德·利普森（Hod Lipson）說，這種複合材料擴充套件了材料的定義，他沒有參與麻省理工學院的工作。典型的材料在原子和分子尺度上重複其基本成分。他說，這種材料在宏觀尺度上重複，使整個元件成為堅固、柔韌的固體。用這種複合材料製成的結構不會有可能會災難性失效的接頭，而且逐位構建可以使定製製造更容易。
基本構建塊是一種碳纖維增強聚合物，形狀像一個扁平的X形，大約兩英寸寬，中心有一個矩形節點，每個臂的末端都有小環。一個部件透過將一個環連線到一個節點來連線到另一個部件。每個節點容納四個環，用一個硬質碳纖維夾固定到位，形成一個八面體單元的立方晶格——一個具有八個平面表面的結構，稱為立方八面體。麻省理工學院的實驗室已經建造和測試了數十個模組，其臂長從幾乎六英寸到十分之幾英寸不等。用不同的密度（由臂厚決定）和不同的單元尺寸（由臂長決定）製造複合材料會影響材料的剛度和重量，從而決定其抵抗彎曲或屈曲的能力。
如何最好地組裝這些部件仍然是一個挑戰。在這個階段，研究人員費力地使用鑷子連線這些部件。但麻省理工學院的位元與原子中心正在設計一個機器人團隊，該團隊可以用這種材料構建物體，或者爬過現有結構進行維修。肯尼斯·張（Kenneth Cheung）是麻省理工學院的前博士後研究員，曾幫助開發這種複合材料，現在在美國宇航局艾姆斯研究中心工作。他說，一個裝配系統“最好與獨立的機器人一起工作，分別執行檢查、安裝或拆卸等任務。”
其他研究人員也在努力解決快速組裝問題。利普森領導的一個團隊設計了可以識別自己位置並知道需要去哪裡的機器人。他說，這樣的機器人可以構建包含數十億個構建塊的材料。機器人還可以快速建造臨時的防洪堤，或在太空中製造衛星。
在用這種複合材料製成的飛機或汽車從機器人裝配線下線之前，該複合材料必須透過資質和安全認證標準。張說，可以建造全新的結構，包括帶有變形機翼的飛機和帶有柔性但無關節手臂的機器人。然而，這種材料可能會更快地出現在其他應用中；他說，無人衛星或太空探測器可能會在幾年內發射升空。