Хімія
Надміцні матеріали - легше води, міцніше, ніж сталь
Практично щороку вчені говорять про те, що знайшли можливість створювати матеріал, що володіє дивовижними параметрами міцності.
Деякі новини про це явно перебільшені, однак деякі виявляються не тільки правдивими, але і більш ніж корисними. Ось і зараз група з Технологічного інституту Карлсруе, яку очолює Йенс Бауер, повідомили про те, що розробили і виготовили новий матеріал, щільність якого менше щільності води, але при цьому, міцність отриманого матеріалу перевищує міцність деяких сортів сталі.
Цікаво й те, що при виготовленні матеріалу, дослідницька група використовувала технологію лазерного тривимірного друку. Як говорить сам Бауер, отриманий матеріал є першим експериментальним доказом того, що подібні матеріалу можуть існувати і їх можна виробляти.
Як відомо, практично всі відомі науці матеріали можна виразити двома характеристиками - міцність і щільність. І якщо розглянути їх усі, то можна побачити, що сердь них досить мало щільних однорідних матеріалів, щільність яких менше щільності води. Чого не можна сказати про пористих матеріалах, яких на рівень більше. Незважаючи на гадану зовнішню монолітність, дані матеріали під мікроскопом постають в іншому світлі і можна розглянути, що складаються вони з мікроскопічних структур, між якими існують порожні проміжки.
Втім, одного знання про те, що людство може створювати міцні і легкі матеріали, структура яких складається з крихітних елементів, чиї розміри порівнянні з діаметром людської волосини, мало. І протягом багатьох років у вчених не було технічної можливості створити такі матеріали в реальності, тому обходитися припадало лише комп'ютерними моделями. Однак не так давно, німецька компанія Nanoscribe створила лазерні системи, за допомогою яких втілилися мрії вчених, з'явилася можливість створити мікроструктурізірованние матеріали. Сама система при роботі використовує гелеобразний полімер, який при впливі на нього лазера полимеризуется. Процес виготовлення даного матеріалу відбувається наступним чином: на скло поміщають одну краплю фоточутливого полімеру, після чого включають лазер. Система автоматизованого проектування з величезною точністю наводить лазерний промінь на конкретні ділянки, які повинні затвердіти. Після цього повністю не отверділий полімер прибирають і залишають твердий каркас з найскладнішими внутрішніми структурами.
Один лише лазер не допоміг вирішити всі проблеми, що постали перед групою дослідників. Справа полягала в тому, що повністю полімерний матеріал не був міцний на стільки, наскільки це хотілося Бауеру. Вихід знайшовся швидко, вчені, використовуючи спеціальну технологію, нанесли на поверхню структури матеріалу 50-нанометровий шар окису алюмінію, корунду. Як наслідок - вдалося значно збільшити щільність матеріалу, при цьому залишаючись нижче щільності води. В результаті Бауеру і його команді вдалося отримати матеріал, здатний витримувати зовнішнє навантаження в 280 МПа.
Незважаючи на досить вражаючі результати, не обійшлося і без обмежень. На даний момент система Nanoscribe здатна виробляти об'єкти зовсім невеликих розмірів (всього кілька десятків мікрон). Проте, як запевняють вчені, відштовхуючись від швидкості розвитку технологій, вже в найближчому майбутньому людство може розраховувати на появу легковагих і надміцних матеріалів.
