Практически каждый год ученые говорят о том, что нашли возможность создавать материал, обладающий удивительными параметрами прочности. Некоторые новости об этом явно преувеличены, однако некоторые оказываются не только правдивыми, но и более чем полезными. Вот и сейчас группа из Технологического института Карлсруэ, которую возглавляет Йенс Бауэр, сообщили о том, что разработали и изготовили новый материал, плотность которого меньше плотности воды, но при этом, прочность полученного материала превышает прочность некоторых сортов стали.
Интересно и то, что при изготовлении материала, исследовательская группа использовала технологию лазерной трехмерной печати. Как говорит сам Бауэр, полученный материал является первым экспериментальным доказательством того, что подобные материала могут существовать и их можно производить.
Как известно, практически все известные науке материалы можно выразить двумя характеристиками – прочность и плотность. И если рассмотреть их все, то можно увидеть, что серди них достаточно мало плотных однородных материалов, плотность которых меньше плотности воды. Чего нельзя сказать о пористых материалах, которых на уровень больше. Несмотря на кажущуюся внешнюю монолитность, данные материалы под микроскопом предстают в ином свете и можно рассмотреть, что состоят они из микроскопических структур, между которыми существуют пустые промежутки.
Впрочем, одного знания о том, что человечество может создавать прочные и легкие материалы, структура которых состоит из крошечных элементов, чьи размеры сопоставимы с диаметром человеческого волоса, мало. И на протяжении многих лет у ученых не было технической возможности создать такие материалы в реальности, поэтому обходиться приходилось лишь компьютерными моделями. Однако не так давно, немецкая компания Nanoscribe создала лазерные системы, с помощью которых воплотились мечты ученых, появилась возможность создать микроструктуризированные материалы. Сама система при работе использует гелеобразный полимер, который при воздействии на него лазера полимеризуется. Процесс изготовления данного материала происходит следующим образом: на стекло помещают одну каплю фоточувствительного полимера, после чего включают лазер. Система автоматизированного проектирования с огромной точностью наводит лазерный луч на конкретные участки, которые должны затвердеть. После этого весь не отвердевший полимер убирают и оставляют твердый каркас со сложнейшими внутренними структурами.
Один лишь лазер не помог решить все проблемы, вставшие перед группой исследователей. Дело состояло в том, что полностью полимерный материал не был прочен на столько, насколько это хотелось Бауэру. Выход нашелся быстро, ученые, используя специальную технологию, нанесли на поверхность структуры материала 50-нанометровый слой окиси алюминия, корунда. Как следствие – удалось значительно увеличить плотность материала, при этом оставаясь ниже плотности воды. В результате Бауэру и его команде удалось получить материал, способный выдерживать внешнюю нагрузку в 280 МПа.
Несмотря на довольно впечатляющие результаты, не обошлось и без ограничений. На данный момент система Nanoscribe способна производить объекты совсем небольших размеров (всего несколько десятков микрон). Однако, как уверяют ученые, отталкиваясь от скорости развития технологий, уже в ближайшем будущем человечество может рассчитывать на появление легковесных и сверхпрочных материалов.
Ох чувствую я, что первое применение новых сверхпрочных материалов будет военным, так часто бывает с новейшими открытиями, все они сперва начинают служить войне, и лишь потом, возможно, находят своё применение в гражданском секторе, сохраняя иногда двойное назначение