See, mida Pennsylvania ülikooli, Illinoisi ülikooli ja Cambridge'i ülikooli teadlased on suutnud teha, eristub üldisest reast selles osas, et struktureeritud materjali loomise protsessi kontrolliti üksikute aatomite tasemel. Ja selle tulemusel saadi uus materjal, nn metallpuit, mis on tugevam kui titaan, kuid viis korda kergem kui nikkel, millest see tegelikult on valmistatud.
Fraas "tugevam kui titaan" on kindlasti klišee, kuid sel juhul on see puhtaim tõde.
Titaan võiks ise olla kümme korda tugevam, kui selle struktuur oleks ideaalne. Uue materjali tugevuse saladust võib näha tavalistes metsades. Puhas tselluloos, mis ise on pehme materjal, omandab puitkonstruktsiooniks üsna kõrge tugevuse. Ja mõned kunstlike tselluloosmaterjalide tüübid on tugevuse poolest võrreldavad mitte kõige halvema terasega.
Muide, “metallipuu” loonud teadlased ei võtnud selle konkreetse materjali loomise eesmärki, vaid otsisid ja arendasid uusi meetodeid puidustruktuurile sarnase poorse metallistruktuuri loomiseks. Varem on selle efekti saavutamiseks kasutatud sulametalli vahustamist või 3D-printimist, pakkudes täpsust mitmesaja nanomeetri ulatuses. Kuid mõlemal meetodil on oma puudused, vahutades on materjali tiheduse ühtlast jaotust väga keeruline saavutada ning 3D-printimisprotsess on tööstuslikus tootmises kasutamiseks eriti aeglane.
Varasemate uuringute kohaselt mängib materjali tugevuse suurendamisel võtmerolli selle struktuuriüksuste suuruse vähendamine. Teadlastel õnnestus see saavutada plastist nanoosakeste abil, mis olid mitmekümne nanomeetri suurused ja vees ühtlaselt segunenud. Kui vesi aurustub, järjestatakse need sfäärilised osakesed geomeetriliselt korrapärase struktuurina, mille järel nende pinnale ladestub galvaaniliselt nikli kiht, mis järk-järgult täidab osakeste vahelise kogu ruumi. Pärast seda eemaldatakse plast lahustamisega ja jääb silma peenimate metallsildade võrk. Ruumi täitumistegur metalliga ei ületa 30 protsenti, ülejäänud 70 protsenti langeb tühimikule ja sellest piisab, kui saadud materjalil on tihedus, mis võimaldab sellel hõljuda veepinnal.
Alles hiljuti suutsid teadlased luua "metallpuidust" proove fooliumi kujul, mille pindala oli umbes üks ruutsentimeeter. Ja juba sellise materjali loomise protsess on äärmiselt kallis. Edasiste uuringute eesmärk on aga materjali mahu suurendamise kaudu odavam teha. Paralleelselt uurivad teadlased "metallpuidu" omadusi ja käitumist äärmise mehaanilise koormuse mõjul.
Reklaamvideo:
Selle tehnoloogia veel üks huvitav potentsiaal on see, et metallkonstruktsioonis oleva tühja ruumi saab täita mõne muu materjaliga. Looduslikult võib vedela või tahke elektrolüüdiga täidetud metallkonstruktsioonist saada väga suure akutüübi element, mis võib toita seadet, milles see on ehitatud, väga pikka aega.
