Dayanıklılık, titanyum, yoğunluk su: mühendisler yarattı «metal ahşap»

Yüksek performanslı golf sopaları ve uçak kanatları yapmak, titanyum, çelikten daha güçlü, ama iki kat daha kolay. Bu özellikleri bağlıdır şekillendirme yöntemleri metal atomları, ama rastgele kusurlar ortaya çıkan üretim sürecinde, demek ki bu malzeme çok güçlü, ama değil. Mimar toplama metaller tek tek atomları olabileceğini tasarlamak ve inşa etmek, yeni malzemeler, - ecek-si olmak daha iyi bir mukavemet ve ağırlık.

Ağaç metal — mümkün mü?

Yeni yayınlanan bir çalışmada, Nature Scientific Reports, araştırmacılar, Okulu, mühendislik ve uygulamalı bilimler Üniversitesi, Pennsylvania, Illinois Üniversitesi ve Cambridge Üniversitesi yapılan tam olarak bu. Topladıkları yaprak nikel ile наноразмерными hücreli yapmak aynı gibi dayanıklı titanyum, ama dört-beş kat daha kolaydır.

Bir boşluk, gözenek ve süreç kendinden montajlı yapmak gözenekli metal gibi doğal malzeme, gibi, ahşap.

Tam olarak aynı gözeneklilik ağaç gövde gerçekleştirir biyolojik işlevi ulaşım, enerji, boş alan «metal ahşap» olabilir dolu diğer malzemeler. Doldurma orman анодными ve катодными sağlayacak malzemeler metal, ahşap ikili bir amaca hizmet: bir kanat, bir uçak ya da protez ayak ile tasarlanmıştır.

Araştırma Açtı James Пикуль, yardımcı doçent, makine mühendisliği ve uygulamalı mekanik Пенсильванском üniversitesi.

Hatta en iyi doğal madenler kusurları var, konumda atomlar, onları sınırlamak güç. Blok, titanyum, her bir atom olsaydı mükemmel hizalanmış komşularıyla olsaydı on kat daha güçlü ne yapılabilir şu anda. Материаловеды kullanmaya çalıştı bu olgu, uygulayarak, mimari yaklaşım, mühendislik yapıları geometrik kontrolü için gerekli kilidini mekanik özellikleri ortaya наноразмерном ölçekte, nerede kusur var azaltılmış maruz kalma.

Пикуль ve arkadaşları borçlu başarılı bir doğa.

«bir Sebebi diyoruz, metal, ahşap, olduğunu değil, sadece onun yoğunluğu eşit olan ahşap yoğunluğu, aynı zamanda hücre doğada» diyor Пикуль. «Hücresel malzemeler gözenekli vardır; eğer haritayı ahşap tahıl (tipik çizim ahşap laminat), ne göreceksiniz? Daha kalın ve yoğun parçalar şubesi yapı ve daha gözenekli parçaları korumak için gerekli biyolojik fonksiyonları, gibi taşıma kafesi ve ondan».

«Bizim yapısı gibidir» diyor. «Var olan alanları kalın ve ışık geçirmeyen, dayanıklı, metal olmayan ve alanı, gözenekli, hava boşlukları. Biz sadece çalışıyoruz ölçekte uzunluk, nerede dayanıklılık ayırıcılar yaklaşıyor teorik maksimum».

Dikmeler metal ahşap genişlikleri yaklaşık 10 nanometre veya 100 atomları nikel genelinde. Diğer yaklaşımlar arasında teknoloji kullanımı gibi üç boyutlu baskı oluşturmak için nano orman doğruluğu ile 100 nanometre, ama yavaş ve zahmetli bir süreç, zor bir ölçek kadar yararlı boyutlarda.

«Biz biliyorduk ki, boyutlarını azaltarak daha güçlü hale getirecek, bir süre için, ama insanlar bunu yapmak için başarısız oldu bu dayanıklı malzemeler yeterince büyük bir yapı için yararlı bir şeyler yapmak. Çoğu örnek, yapılmış dayanıklı malzemeler vardı büyüklüğünde bir pire, ama bizim yaklaşım yapabiliriz, örnekleri, metal, ahşap, 400 kat daha fazla.»

Bir Yöntem Пикуля ile başlar küçük plastik küreler, çapı birkaç yüz nanometre, asılı su. Zaman su yavaş yavaş buharlaşır, küre yerleşmek katlayın ve, gülleler, oluşturan, düzenli, kristal çerçeve. Kullanarak гальванику, hangi ile sık kıyafet ince bir tabaka krom колпаку, bilim adamları daha sonra doldurmak plastik küre nikel kaplama. Sadece nikel çıkıyor bir yerde, plastik bir küre içinde çözünmüş bırakarak, açık bir ağ, metal ayırıcılar.

«Biz yaptık folyo bu metal ağaç boyutu sipariş santimetre kare — yüz zar» diyor Пикуль. «Hakkında bir fikir vermek için, bir ölçek olduğunu söyleyeceğim, tek bir parça bu boyutta yaklaşık 1 milyar nikel parantez».

Çünkü çıkan malzeme %70 oluşan boşluk, yoğunluğu metal ahşap nikel bazlı son derece düşüktür karşı gücünü. Bu yoğunlukta, eşit yoğunluk su, tuğla gibi malzeme yüzer olacak.

Bir Sonraki görev için bir takım üreme, üretim sürecinin ticari bir ölçekte. Aksine, titanyum, hiçbiri, söz konusu malzemelerin, özellikle nadir veya pahalı kendisi, ama altyapı için gerekli наномасштабах, şu anda sınırlıdır. Bir kez o gelişmiş, tasarruf ölçekli sağlayacak üretim yapmak önemli miktarda metal ahşap daha hızlı ve daha ucuz.

Bir kez, araştırmacılar mümkün üretmek, örnekleri, metal, ahşap, büyük boyutlarda, onlar onları ortaya çıkarmak için daha kapsamlı bir test. Örneğin, çok önemli daha iyi anlamak için onları gerilme özellikleri.

«Biz biliyoruz, örneğin, olacak mı bizim metal ağaç viraj gibi metal ya da kapalı bir cam gibi. Aynı şekilde, arızi bir kusur titansınırı genel dayanıklılık gerekir daha iyi anlamak gibi kusurları desteklerdeki metal ahşap etkiler genel özellikleri».

Hangi uygulama görünebilir, bu demir ağaç? Sunuyoruz .