Удивительные свойства новых сверхлегких материалов

Многие считают, что твердые предметы, обладающие сложной упорядоченной структурой, должны весить заметно больше, чем объекты, изготовленные из специальных легких, часто аморфных материалов. Однако прорывы в области создания новейших материалов последнего времени теперь позволяют получать особые субстанции, имеющие и четко выраженную кристаллическую или ячеистую структуру, крайне низкий вес и при этом сохраняющие многие из свойств гораздо более тяжелых, но по традиции приписываемых к категории легких материалов.

Работы в направлении создания сверхлегких структуризированных веществ ведутся в разных научных и исследовательских организациях, и порой в результате случаются замечательные открытия. Сравнительно недавний пример – это успешный эксперимент по синтезу самого легкого материала в мире, который обладает плотностью всего лишь 0.9 миллиграмма на кубический сантиметр (для сравнения: плотность воздуха —  1,2 миллиграммов на кубический сантиметр). Удивительный материал был получен командой исследователей из Университета в Калифорнии, компании HLR Laboratories, а также Калифорнийского технологического института.

Основа структуры сверхлегкого материала представляет собой решетку, которая занимает всего лишь 0.01 процента объема. Остальные же 99.99 процентов включают в себя собственно воздух. Интересно, что материал был сформирован в трех вариантах: с решеткой, состоящей из элементов миллиметровых, микро- и наноразмеров.

По словам руководителя работ со стороны Университета в Калифорнии Лоренцо Вальдевита, прочность материала растет по мере изменения размеров его структурных элементов от микро- к наномасштабам. А возможность адаптировать архитектуру решетки под конкретные цели делает новейший ячеистый материал уникальным.

Тобиас Шедлер из HLR добавляет, что основной «фокус» касается изготовления решетки по определенному алгоритму, чтобы в итоге она состояла из связанных друг с другом тончайших полых трубок. Толщина их стенок меньше толщины человеческого волоса в тысячу раз. А структура в виде ячеистой решетки нужна для того, чтобы придавать новому материалу крайне важные для металлов свойства, одно из таких свойств выражено в том, что после пятидесятипроцентного сжатия образец материала способен полностью восстановить свою изначальную форму. К тому же новый сверхлегкий материал может очень хорошо поглощать внешнюю энергию.

Заказ на разработку этого материал поступил от занимающего исследованиями и внедрением перспективных военных технологий американского агентства DARPA. Ожидается, что новый материал будет использоваться в электродах элементов питания, укреплениях с применением акл,а также системах защиты от акустического, вибрационного или ударного действия.

Можно применить сверхлегкий ячеистый металл и в мирных целях. Разработчик из HLR Уильям Картер утверждает, что концепция, встречающаяся в архитектурных сооружениях, подобных Эйфелевой башне и имеющих очень низкий вес, сочетающийся с эффективностью по нагрузке, теперь перенесена на уровень микро- и нанотехнологий.