Новый материал такой же твердый, как титан, и в пять раз легче его.

89

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Ученые разработали новый материал, такой же прочный, как титан, но в четыре-пять раз легче его. Материал был основан на никеле с использованием нанотехнологий.

Материал, разработанный исследователями из Университета Пенсильвании, Университета Иллинойса и Университета Кембриджа, был построен из никелевых листов с так называемыми наноразмерными пазами. нанопоры, которые делают его таким же долговечным, как титан, но намного легче его.

Разработанный исследователями пористый металл напоминает материалы, созданные природой, например, дерево. Следовательно, инженеры дали ему название «металлическое дерево». Так же, как пористость древесины выполняет биологическую функцию переноса энергии, также можно использовать пустое пространство в «металлическом дереве».

Результаты исследований были опубликованы в « Научных отчетах »

Заполнение пустого пространства материалами анода и катода позволило бы материалу выполнить две задачи. Он может быть использован в качестве материала для создания крыла самолета или протеза ноги, и в то же время может быть батареей.

Свойства материалов зависят от того, как расположены их атомы. Случайные дефекты, возникающие в процессе производства, означают, что материалы имеют только такую ​​сильную долю, какой теоретически они могут быть. Даже самые лучшие природные металлы имеют недостатки в организации атомов, которые ограничивают их прочность. Блок из титана, в котором каждый атом был бы идеально выровнен со своими соседями, был бы в десять раз прочнее, чем то, что может быть произведено в настоящее время.

Эффективный инженер, работающий в масштабе отдельных атомов, может избавиться от дефектов и создать материал, который имеет еще лучшее соотношение прочности и веса. Этот подход был использован авторами новой публикации.

«Причиной, по которой мы называем наш материал« металлическое дерево », является не только его плотность, но и клеточная природа», — сказал Джеймс Пикуль из Университета Пенсильвании. — Сотовые материалы пористые. Если вы посмотрите на дерево, что вы можете увидеть? Части, которые являются толстыми и плотными и предназначены для поддержания всей структуры, но есть также части, которые являются пористыми и предназначены для поддержки биологических функций, таких как транспортировка. Структура нашего материала похожа. У нас есть толстые и плотные участки с прочными металлическими стойками и пористые участки с воздушными зазорами », — добавил он.

Пикуль и его коллеги разработали специальный метод получения нового материала. Около 70 процентов «Металлическое дерево» — это пустое пространство. Плотность этого материала, полученного на основе никеля, чрезвычайно мала по отношению к его прочности. При плотности, равной плотности воды, кирпич, изготовленный из этого материала, будет плавать на его поверхности.

Ни один из материалов, используемых для производства «металлического дерева», не является особенно дорогим. К сожалению, этого нельзя сказать об инфраструктуре, необходимой для работы на его производстве. Теперь перед учеными стоит задача воспроизвести этот процесс в более крупных размерах, потому что теперь сделана квадратная сантиметровая пленка материала.

Когда ученые смогут производить большее количество «металлического дерева», станет возможным проведение макромасштабных испытаний. Лучшее понимание прочностных свойств является ключевым. — Мы, например, не знаем, будет ли наша металлическая древесина изгибаться, как металл, или ломаться, как стекло. Так же, как случайные дефекты титана ограничивают его общую прочность, мы должны лучше понять, как недостатки «металлического дерева» влияют на его общие свойства «, добавил он.

Источник и фото: Пенсильванский университет