Kije golfowe i skrzydła samolotów wykonane są z tytanu. Materiał ten jest równie wytrzymały jak stal, ale przy tym dwukrotnie lżejszy. Inżynierowie ze Stanów Zjednoczonych poszli o krok dalej i zbudowali arkusz niklu o niewielkich porach. Sprawiają one, że materiał jest równie mocny jak tytan, ale nawet czterokrotnie lżejszy.
Pusta przestrzeń w „metalicznym drewnie” może być wypełniona innymi materiałami. Napełnienie jej substancjami anodowymi i katodowymi umożliwiłoby temu materiałowi spełnienie kilku zadań jednocześnie. Można by go wykorzystać np. do tworzenia protez zdolnych do magazynowania energii.
Naturalne metale mają defekty w układzie atomowym, które ograniczają ich funkcjonalność. Blok z tytanu, w którym każdy atom byłby idealnie ułożony, byłby dziesięć razy silniejszy od wytwarzanych obecnie. Badacze próbowali wykorzystać to zjawisko zaprojektowania idealnych materiałów w nanoskali. Wsporniki umieszczone w metalicznym drewnie mają szerokość około 10 nanometrów lub około 100 atomów niklu. Inne metody obejmują zastosowanie technik druku trójwymiarowego do wykonania tych „rusztowań”, ale powolny i żmudny proces jest mało praktyczny.
W tym przypadku wszystko zaczyna się od plastikowych kul o średnicy kilkuset nanometrów zawieszonych w wodzie. Kiedy woda powoli wyparowuje, kule układają się na sobie, tworząc uporządkowany szkielet. Używając galwanizacji naukowcy następnie łączą plastikowe kule z niklem. Kiedy nikiel jest na miejscu, plastikowe kulki rozpuszczają się, pozostawiając otwartą sieć metalowych rusztowań. Ponieważ około 70 procent powstałego materiału jest pustą przestrzenią, gęstość drewna metalicznego na bazie niklu jest niezwykle niska w stosunku do jego wytrzymałości.
Replikacja tego procesu produkcyjnego na większą skalę jest kolejnym wyzwaniem dla zespołu. W przeciwieństwie do tytanu, żaden z używanych materiałów nie jest szczególnie rzadki lub drogi. Problem w tym, że niezbędna infrastruktura jest na tę chwilę słabo rozwinięta.
[Źródło: phys.org; grafika: University of Pennsylvania]
Czytaj też: Powstał programowalny płynny metal o zmiennym kształcie
