Amit a Pennsylvania Egyetemen, az Illinois Egyetemen és a Cambridge-i Egyetemen tudták megtenni, az az általános sorból kitűnik, hogy a strukturált anyag létrehozásának folyamatát az egyes atomok szintjén irányították. Ennek eredményeként új anyagot kaptunk, "fémfa" néven, amely erősebb, mint a titán, de ötször könnyebb, mint a nikkel, amelyből valójában készülnek.
Az "erősebb, mint a titán" kifejezés minden bizonnyal klisé, de ebben az esetben a legtisztább igazság.
Bár maga a titán tízszer erősebb lehet, ha szerkezete ideális. Az új anyag erejének titka látható a normál erdőben. A tiszta cellulóz, amely maga is puha anyag, meglehetősen nagy szilárdságot nyer, ha faszerkezetűvé alakul. És a műszálas cellulóztartalmú anyagok némelyike szilárdságban összehasonlítható és nem a legrosszabb acél.
Mellesleg, a „fémfát” alkotó tudósok nem törekedtek arra, hogy ezt az anyagot hozzák létre, kutatásaik során új módszereket keresték és fejlesztették ki a fa szerkezetére emlékeztető porózus fémszerkezet létrehozására. A múltban olvadt fémhabosítást vagy 3D nyomtatást használtak e hatás elérésére, több száz nanométer pontossággal. Ennek ellenére mindkét módszernek megvannak a hátrányai, habosításával nagyon nehéz elérni az anyag sűrűségének egyenletes eloszlását, és a 3D-s nyomtatási folyamat rendkívül lassú az ipari termelésben történő felhasználáshoz.
Korábbi tanulmányok szerint a szerkezeti egységek méretének csökkentése kulcsszerepet játszik az anyag szilárdságának növelésében. A kutatóknak ezt sikerült elérniük több tíz nanométer méretű műanyag nanorészecskék segítségével, egyenletesen keverve a vízben. Amikor a víz elpárolog, ezeket a gömb alakú részecskéket geometriailag szabályos szerkezet formájában rendezzük el, majd a felületükre galvanikusan nikkelréteg kerül, amely fokozatosan kitölti a részecskék közötti teljes teret. Ezután a műanyagot feloldással eltávolítják, és a legfinomabb fémhidak hálója megmarad. A tér fémből való kitöltési tényezője nem haladja meg a 30% -ot, a fennmaradó 70% az üregre esik, és ez elegendő ahhoz, hogy a kapott anyag sűrűsége lehetővé tegye a víz felszínén úszását.
A közelmúltban a tudósoknak sikerült mintegy négyzetcentiméter nagyságú fémfából készült mintákat készíteni fólia formájában. És egy ilyen anyag létrehozásának folyamata rendkívül drága. További kutatások célja azonban az anyag olcsóbbá tétele a termelési mennyiségek növelésével. Ezzel párhuzamosan a tudósok a "fémfa" tulajdonságait és viselkedését vizsgálják extrém mechanikai igénybevétel hatására.
Promóciós videó:
Ennek a technológiának egy másik érdekes lehetősége az, hogy a fémszerkezet üres helyét más anyaggal lehet kitölteni. Természetesen egy folyékony vagy szilárd elektrolitmal megtöltött fémszerkezet egy nagyon nagy akkumulátor elemévé válhat, amely nagyon hosszú ideig táplálja azt az eszközt, amelyben épült.