Tas, ko ir paspējuši izdarīt Pensilvānijas universitātes, Ilinoisas universitātes un Kembridžas universitātes pārstāvji, no vispārējās rindas izceļas ar to, ka strukturēta materiāla izveides process tika kontrolēts atsevišķu atomu līmenī. Rezultātā tika iegūts jauns materiāls ar nosaukumu “metāla koks”, kas ir stiprāks par titānu, bet piecas reizes vieglāks par niķeli, no kura tas faktiski ir izgatavots.
Frāze "stiprāks par titānu" noteikti ir klišeja, taču šajā gadījumā tā ir vistīrākā patiesība.
Kaut arī pats titāns varētu būt 10 reizes stiprāks, ja tā struktūra būtu ideāla. Jaunā materiāla izturības noslēpums ir redzams parastajos mežos. Tīra celuloze, kas pati par sevi ir mīksts materiāls, iegūst diezgan lielu izturību, kad to veido koksnes struktūrā. Un daži no mākslīgo celulozes materiālu veidiem ir salīdzināmi ar izturību ne no sliktākā tērauda.
Starp citu, zinātnieki, kas izveidoja “metāla koku”, netiecās uz šī konkrētā materiāla izveidi, pētījumu laikā viņi meklēja un izstrādāja jaunas metodes, lai izveidotu metāla porainu struktūru, kas atgādina koka struktūru. Agrāk šī efekta sasniegšanai tika izmantota kausēta metāla putošana vai 3D drukāšana, nodrošinot vairāku simtu nanometru precizitāti. Tomēr abām metodēm ir savi trūkumi, ar putošanu ir ļoti grūti panākt vienmērīgu materiāla blīvuma sadalījumu, un 3D drukāšanas process rūpnieciskajā ražošanā ir ārkārtīgi lēns.
Saskaņā ar iepriekšējiem pētījumiem materiāla stiprības palielināšanā galvenā loma ir tā struktūrvienību lieluma samazināšanai. Pētniekiem to izdevās panākt, izmantojot plastmasas nanodaļiņas, kuru izmērs bija vairāki desmiti nanometru un vienmērīgi sajauktas ūdenī. Ūdenim iztvaikojot, šīs sfēriskās daļiņas tiek sakārtotas ģeometriski regulāras struktūras veidā, pēc kuras galvaniski tiek uzklāts niķeļa slānis, kas pakāpeniski aizpilda visu telpu starp daļiņām. Pēc tam plastmasu noņem, izšķīdinot, un paliek smalkāko metāla tiltu acs. Telpas piepildījuma koeficients ar metālu nepārsniedz 30 procentus, atlikušie 70 procenti nokrīt uz tukšuma, un tas ir pietiekami, lai iegūtajam materiālam būtu blīvums, kas ļauj tam peldēt uz ūdens virsmas.
Vēl nesen zinātniekiem izdevās izveidot "metāla koka" paraugus folijas formā, kuru laukums bija aptuveni viens kvadrātcentimetrs. Un pats šāda materiāla izveides process ir ārkārtīgi dārgs. Tomēr turpmāku pētījumu mērķis ir padarīt materiālu lētāku, palielinot ražošanas apjomus. Paralēli tam zinātnieki pēta "metāla koka" īpašības un tā izturēšanos ārkārtēja mehāniskā stresa ietekmē.
Reklāmas video:
Vēl viens interesants šīs tehnoloģijas potenciāls ir tas, ka tukšo vietu metāla konstrukcijā var aizpildīt ar citu materiālu. Protams, metāla konstrukcija, kas piepildīta ar šķidru vai cietu elektrolītu, var kļūt par ļoti lielas akumulatora elementu, kas ļoti ilgi var darbināt ierīci, kurā tā ir uzbūvēta.
