Това, което успяха да направят учени от Университета в Пенсилвания, Университета на Илинойс и Университета в Кеймбридж, се откроява от общия ред, че процесът на създаване на структуриран материал се контролираше на ниво отделни атоми. И в резултат на това се получи нов материал, наречен „метално дърво“, който е по-здрав от титания, но пет пъти по-лек от никела, от който всъщност е направен.
Изразът „по-силен от титан“със сигурност е клише, но в случая това е най-чистата истина.
Въпреки че самият титан може да бъде 10 пъти по-силен, ако структурата му беше идеална. Тайната на здравината на новия материал може да се види в обикновените гори. Чистата целулоза, която сама по себе си е мек материал, придобива доста висока якост, когато се формира в дървесна структура. А някои от видовете изкуствени целулозни материали са по сила по отношение на не най-лошата стомана.
Между другото, учените, които създадоха „металното дърво“, не преследваха целта да създадат този конкретен материал, по време на своите изследвания те търсеха и разработваха нови методи за създаване на метална пореста структура, наподобяваща структурата на дървото. В миналото се е използвало разтопено разпенване на метал или 3D печат за постигане на този ефект, осигурявайки точност от няколкостотин нанометра. И двата метода обаче имат своите недостатъци, чрез разпенването е много трудно да се постигне равномерно разпределение на плътността на материала, а процесът на 3D печат е изключително бавен за използване в промишленото производство.
Според предишни проучвания намаляването на размера на неговите структурни единици играе ключова роля за повишаване на здравината на материала. Изследователите успяха да постигнат това, като използват пластмасови наночастици, с размер на няколко десетки нанометра, равномерно смесени във вода. Когато водата се изпарява, тези сферични частици се подреждат под формата на геометрично правилна структура, след което върху тяхната повърхност галванично се отлага никелов слой, който постепенно запълва цялото пространство между частиците. След това пластмасата се отстранява чрез разтваряне и остава мрежа от най-фините метални мостове. Коефициентът на запълване на пространството с метал не надвишава 30 процента, останалите 70 процента падат върху празнотата и това е достатъчно, за да може полученият материал да има плътност, която му позволява да плава по водната повърхност.
Доскоро учените успяха да създадат проби от "метално дърво" под формата на фолио, с площ около един квадратен сантиметър. А самият процес на създаване на такъв материал е изключително скъп. По-нататъшните изследвания обаче имат за цел да направят материала по-евтин чрез увеличаване на обемите на производство. Успоредно с това учените изследват свойствата на „металното дърво“и неговото поведение под въздействието на силен механичен стрес.
Промоционално видео:
Друг интересен потенциал на тази технология е, че празното пространство в металната конструкция може да бъде запълнено с друг материал. Естествено, метална конструкция, напълнена с течен или твърд електролит, може да се превърне в елемент на много голяма акумулаторна батерия, която може да захранва устройството, в което е вградено много дълго време.