Materiale grele mai ușoare decât apa, mai puternice decât oțelul

Aproape în fiecare an, oamenii de știință spun că au găsit o oportunitate de a crea un material cu parametri de rezistență uimitori. Unele știri despre acest lucru sunt în mod clar exagerate, dar unele se dovedesc a fi nu numai adevărate, ci și mai mult decât utile. Și acum un grup de la Institutul de Tehnologie Karlsruhe, condus de Jens Bauer, a raportat că au dezvoltat și fabricat un material nou, a cărui densitate este mai mică decât densitatea apei, dar, în același timp, rezistența materialului rezultat depășește rezistența unor tipuri de oțel.

De asemenea, este interesant faptul că în fabricarea materialului, grupul de cercetare a folosit tehnologia imprimării tridimensionale cu laser. Potrivit lui Bauer însuși, materialul rezultat este prima dovadă experimentală că astfel de materiale pot exista și pot fi produse.

După cum știți, aproape toate materialele cunoscute științei pot fi exprimate prin două caracteristici - rezistență și densitate. Și dacă le luați în considerare pe toate, puteți vedea că printre ele există destul de multe materiale dense omogene, a căror densitate este mai mică decât densitatea apei. Nu același lucru se poate spune despre materialele poroase, care sunt cu un nivel mai mare. În ciuda solidității externe aparente, aceste materiale apar într-o lumină diferită la microscop și se poate observa că acestea constau din structuri microscopice, între care există spații goale.

Structura materialului rezistent

Cu toate acestea, simpla cunoaștere a faptului că umanitatea poate crea materiale durabile și ușoare, a căror structură constă din elemente minuscule, ale căror dimensiuni sunt comparabile cu diametrul unui fir de păr uman, nu este suficientă. Și mulți ani, oamenii de știință nu au avut capacitatea tehnică de a crea astfel de materiale în realitate, așa că au avut de-a face doar cu modelele computerizate. Cu toate acestea, nu cu mult timp în urmă, compania germană Nanoscribe a creat sisteme laser, cu ajutorul cărora visele oamenilor de știință s-au împlinit, a devenit posibil să se creeze materiale microstructurate. Sistemul în sine în timpul funcționării folosește un polimer de tip gel, care, atunci când este expus la un laser, polimerizează. Procesul de fabricație a acestui material este după cum urmează: o picătură de polimer fotosensibil este plasată pe sticlă, după care laserul este pornit. Un sistem de proiectare asistat de computer cu o precizie deosebită direcționează fasciculul laser către zone specifice care trebuie solidificate. După aceea, tot polimerul nevindecat este îndepărtat și este lăsat un cadru solid cu structuri interne complexe.

Structura microscopică a materialului

Laserul singur nu a ajutat la rezolvarea tuturor problemelor cu care se confruntă echipa de cercetare. Ideea a fost că materialul din întregul polimer nu era atât de puternic pe cât voia Bauer. O soluție a fost găsită rapid, oamenii de știință, folosind o tehnologie specială, au aplicat un strat de 50 de nanometri de oxid de aluminiu, corindon pe suprafața structurii materialului. Ca rezultat, a fost posibilă creșterea semnificativă a densității materialului, rămânând în același timp sub densitatea apei. Ca rezultat, Bauer și echipa sa au reușit să obțină un material capabil să reziste la o sarcină externă de 280 MPa.

Scopul fasciculului laser pentru solidificare

În ciuda rezultatelor destul de impresionante, au existat unele limitări. În acest moment, sistemul Nanoscribe este capabil să producă obiecte de dimensiuni foarte mici (doar câteva zeci de microni). Cu toate acestea, așa cum asigură oamenii de știință, pornind de la viteza dezvoltării tehnologiei, în viitorul apropiat, omenirea se poate baza pe apariția materialelor ușoare și ultra-puternice.

Copyright © | 2021