Acél erősségű, víznél könnyebb anyagot hoztak létre

A Karlsruhei Műszaki Egyetem kutatói által létrehozott, finom rácsszerkezetű anyag egy napon forradalmasíthatja a repülőipart, feltéve persze, hogy sikerül megoldani a gyártási problémákat.

Acél erősségű, víznél könnyebb anyagot hoztak létre

Az anyagkutatás fajunk fejlődésének kezdete óta nagyon fontos szerepet töltött be a civilizáció alakulásában, még ha annak idején nem is hívta senki így a különféle anyagok felhasználásával kísérletező törekvéseket. A kőkorszak, a bronzkor, a vaskor után a 21. századot molekuláris korként is szokás emlegetni, hiszen elérkezett az az időszak, amikor a szakértők atomi szinten befolyásolják a különféle anyagok összetételét és szerkezetét, hogy különleges tulajdonságú matériákat hozzanak létre.

Ezt tette a Karlsruhei Műszaki Egyetem kutatója, Jens Bauer is, aki kollégáival létrehozott egy olyan, csonthoz hasonló struktúrájú anyagot, amely alacsonyabb sűrűségű a víznél, ereje ugyanakkor eléri az acélét. Az ipari forradalom óta óriási igény van a természetben nem létező, mesterségesen létrehozott anyagokra, amelyeket a legkülönbözőbb célokra szeretnénk felhasználni, kezdve attól, hogy gyorsabb számítógépeket akarunk, egészen odáig, hogy olyan anyagokra van szükségünk, amelyek épségben átvészelik egy másik bolygóra való leszállás procedúráját.

Ezen anyagoknak tehát a legkülönbözőbb elvárásoknak kell megfelelniük, így a szakértőket is eltérő célok vezérlik. Óriási igény van például a flexibilis, eredeti alakjukat szinte bármilyen mértékű deformáló hatás után visszanyerni képes anyagokra, ugyanakkor a „hagyományosabb” pozitív anyagtulajdonságokra is: vagyis továbbra is szükség van olyan matériákra, amelyek erősek, és a legnagyobb teher mellett sem deformálódnak. Ha a létrehozott anyag mindemellett még könnyű és egyszerűen előállítható is, a fejlesztők biztosak lehetnek benne, hogy lesz piaca terméküknek.

Kevés olyan szilárd anyag van, amelynek sűrűsége alacsonyabb a víznél, és ezek többsége olyan matéria, amely nagyon finom mikrostruktúrákból, ezek közt pedig lyukakból áll, ahogy a faanyagok egy része és a csont is. A kutatók régóta tisztában vannak azzal, hogy ez a fajta anyagszerkezet nagy teherbírást, ugyanakkor kis tömeget kölcsönöz az anyagnak, a legutóbbi időkig azonban nem állt rendelkezésre olyan technológia, amellyel hasonló struktúrájú, mesterséges anyagokat tudtak volna alkotni.

Bauer egy német cég új típusú lézernyomtatóját használta a feladat végrehajtásához. A Nanoscribe rendszere egy olyan polimert használ, amely fénynek kitéve reakcióba lép, lézere pedig lencsék segítségével rendkívül precízen, és persze nagyon kis területekre irányítható. A tervezett struktúrát a sűrű, folyékony polimerbe „írja bele” a lézer, az anyag megszilárdul, ahol fény éri, a maradék folyadék pedig egyszerűen kimosható a szerkezetből.

Bauer az anyag erejének növelése érdekében a struktúrát alumínium-oxiddal vonta be, majd különféle teszteknek vetette alá. A szakértő eltérő szerkezetű mintái közül a legerősebbnek egy hexagonális formákból áll rács bizonyult, amelyet 50 nanométeres alumíniumoxid-bevonat borított. Ez az anyag minden víznél kisebb sűrűségű természetes vagy ember alkotta matériát túlszárnyalt teherbírásában, hiszen 280 MPa nyomást is kibírt, amivel az acél egyes fajtái közt is megállja a helyét.

Egyelőre egyetlen „aprócska” probléma van az anyaggal: a Nanoscibe csak mikrométeres mérettartományba eső mintákat képes különféle struktúrájú anyagokká alakítani. Legújabb fejlesztésükkel már a milliméteres tartomány is elérhető, de egyelőre ennél nagyobban nem tűnik megvalósíthatónak az eljárás. Ami tehát az olcsó gyártást és az anyag gyakorlati felhasználását illeti, egy darabig még várni kell, ugyanakkor annak fényében, hogy mennyit fejlődött az elmúlt pár év alatt a 3D-nyomtatás és a lézernyomtatás technológiája, minden remény megvan arra, hogy előbb-utóbb megoldódik a probléma. Ha pedig sikerülne használható méretekben előállítani az anyagot, az számtalan területen alkalmazható lehetne a sílécektől kezdve a repülőiparig.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward