Чудо-материал
Учёные создали новый материал — «металлическую древесину», прочную как титан, и при этом достаточно лёгкую для того, чтобы держаться на поверхности воды.
На сегодня производственные возможности не позволяют производить данный материал быстро и в достаточных количествах, однако, если учёные сумеют разработать способ его промышленного производства, перед ним открываются широкие перспективы применения – от ударопрочных смартфонов до сверхлёгких автомобилей.
Высокая прочность
Исследователи из Пенсильванского университета, Университета Иллинойса в Урбана-Чемпейн и Кембриджского университета опубликовали в журнале Scientific Reports своё исследование, в котором подробно описали процесс создания «металлической древесины».
Сначала они создали в воде взвесь из крошечных пластиковых шариков, каждый размером в несколько сот нанометров, затем испарили воду, в результате чего шарики образовали ячеистую структуру. После этого они при помощи гальванизации покрыли сферы слоем никеля и в конце использовали растворитель для того, чтобы удалить пластик. В результате осталась только никелевая основа, на 70 процентов состоящая из пузырьков воздуха. Однако, низкая плотность — не единственное, что роднит этот материал с древесиной.
Исследователь Джеймс Пикуль в пресс-релизе сообщает, что вторая причина, которая уподобляет новый материал древесине, заключается в его ячеистой структуре, подобной клеточной основе древесины. Клеточная ткань имеет поры, и если посмотреть в микроскоп на частицу древесины, можно обнаружить, что она состоит из толстых прочных несущих частей и пористых элементов, задача которых заключается в обеспечении работы биологических функций, например, межклеточного переноса питательных веществ.
Сегодняшние технологии позволяют в течение дня произвести объём данного материала размером с почтовую марку. Однако, если разработчикам удастся эффективно масштабировать процесс, перед ним открываются практически безграничные сферы применения.
В архитектуре он позволит существенно улучшить отношение прочности несущих конструкций к их весу, а производители электроники могли бы применять его в качестве защитного покрытия для своих устройств, придавая им дополнительную прочность, и не проигрывая при этом в их весе. А заливая в поры электролит, разработчики вполне способны превратить материал в легковесную аккумуляторную батарею.
Тимоти Дж. Руперт, доцент кафедры материаловедения Калифорнийского университета в городе Ирвайн, штат Калифорния, не участвовавший в создании нового материала, тем не менее, видит большой потенциал его применения в транспортной сфере, утверждая, что используя «металлическую древесину», можно конструировать энергоэффективные автомобили, отвечающие нынешним стандартам безопасности, при значительном снижении их веса.
Иными словами, этот материал позволит электромобилям проходить гораздо большее расстояние на одном заряде, решая одну из ключевых проблем – повышение запаса хода электромобиля, что зачастую удерживает некоторых автовладельцев от обмена своих бензиновых и дизельных автомобилей на экологически безопасные транспортные средства.