Vad forskare från University of Pennsylvania, University of Illinois och University of Cambridge har lyckats göra skiljer sig från den allmänna raden genom att processen för att skapa ett strukturerat material kontrollerades på nivån av enskilda atomer. Och som ett resultat erhölls ett nytt material, kallat "metallved", som är starkare än titan, men fem gånger lättare än nickel, från vilket det faktiskt är tillverkat.
Frasen "starkare än titan" är verkligen en kliché, men i detta fall är det den renaste sanningen.
Även om titan själv skulle kunna vara tio gånger starkare, om strukturen var idealisk. Hemligheten med styrkan hos det nya materialet kan ses i vanligt trä. Ren cellulosa, som i sig är ett mjukt material, får en relativt hög hållfasthet när den formas till en trästruktur. Och några av de typer av konstgjorda cellulosamaterial är jämförbara i styrka till inte det värsta stål.
Förresten, forskarna som skapade”metallträdet” eftersträvade inte målet att skapa detta specifika material, under sin forskning letade de efter och utvecklade nya metoder för att skapa en porös metallstruktur som liknade trästrukturen. Tidigare har smält metallskumning eller 3D-tryckning använts för att uppnå denna effekt, vilket ger en noggrannhet på flera hundra nanometer. Båda metoderna har emellertid sina nackdelar, genom skumning är det mycket svårt att uppnå en jämn fördelning av materialets densitet, och 3D-tryckprocessen är extremt långsam för användning i industriell produktion.
Enligt tidigare studier spelar minskning av storleken på dess strukturella enheter en nyckelroll för att öka styrkan hos ett material. Forskarna lyckades uppnå detta genom att använda nanopartiklar av plast, flera tiotals nanometer i storlek, jämnt blandade i vatten. När vatten förångas beställs dessa sfäriska partiklar i form av en geometriskt regelbunden struktur, varefter ett nickelskikt galvaniskt avsätts på deras yta, som gradvis fyller hela utrymmet mellan partiklarna. Därefter avlägsnas plasten genom upplösning och ett nät av de finaste metallbroarna återstår. Påfyllningsfaktorn för utrymmet med metall överstiger inte 30 procent, de återstående 70 procenten faller på tomrummet, och detta är tillräckligt för att det resulterande materialet har en densitet som gör det möjligt att flyta på vattenytan.
Fram till nyligen lyckades forskare skapa prover av "metallved" i form av folie, med ett område på cirka en kvadratcentimeter. Och själva processen att skapa ett sådant material är extremt dyrt. Ytterligare forskning syftar dock till att göra materialet billigare genom att öka produktionsvolymerna. Parallellt med detta undersöker forskare egenskaperna för "metallved" och dess beteende under påverkan av extrem mekanisk påfrestning.
Kampanjvideo:
En annan intressant potential för denna teknik är att det tomma utrymmet i metallkonstruktionen kan fyllas med ett annat material. Naturligtvis kan en metallstruktur fylld med en flytande eller fast elektrolyt bli ett element i ett mycket stort lagringsbatteri som kan driva enheten i vilken den är byggd under mycket lång tid.
