Weltweit leichteste Solid ist inspiriert von Eiffel Tower

Ein metallischer Verband von Haar-dünnen Rohren ist jetzt die leichteste solide noch erstellte — weniger dicht als Luft, Wissenschaftler offenbart.

Die Strategie zur Erstellung dieser komplizierten Strukturen zu revolutionären Materialien der außergewöhnlichen Kraft und Leichtigkeit, hergestellt aus Diamant, einschließlich führen könnten hinzugefügt Forscher.

Ultraleichte Materialien wie Schaumstoffe sind verbreitet in Wärmedämmung und die Geräusche, Vibrationen und Erschütterungen dämpfen. Sie können auch als Gerüst für Batterie-Elektroden und Katalysatorsysteme dienen.

Die sehr leichteste Stoffe in der Welt bis jetzt, Aerogele, haben den ätherischen Spitznamen "eingefroren Rauch." Sie können von 1 Miligramm pro Kubikzentimeter, so dass sie weniger dicht als Luft bei Raumtemperatur und Meer dichten erreichen.

Das Problem bis jetzt mit geringer Dichte Materialien wie Aerogele und metallische Schäume wurde ihre zufälligen Strukturen. Zum Beispiel, Aerogele Gele ergeben sich aus deren flüssigen Komponenten mit Gas, hinterließ solide Kabelgewirr der mikroskopischen-Perlen Ketten ersetzt wurden. Die chaotische Architektur dieser Stoffe macht sie viel schwächer als die herkömmlichen Formen der ihr übergeordneten Material.

Jetzt haben Wissenschaftler ultraleichten, Low-Density metallischen Gitter mit geordnete Strukturen entwickelt. Diese verfügen über höhere Steifigkeit, Festigkeit und Leitfähigkeit der herkömmlichen Formen ihrer übergeordneten Materialien, detaillierte Erkenntnisse in der November 18-Ausgabe der Zeitschrift Science.

"Unsere Vision ist es, Leichtbauwerkstoffe durch die Annahme von Grundsätzen der Architektur in ihrem Design revolutionieren," sagte Forscher Tobias Schaedler, Blei Wissenschaftler an den HRL Laboratories in Malibu, Kalifornien, InnovationNewsDaily.

"Betrachten Sie den Eiffelturm oder Golden Gate Bridge, sie sind unglaublich leicht und stark für ihre Größe aufgrund von ihrer Architektur — der Eiffelturm ist größer und leichter als die Pyramiden wegen des Designs," Schaedler erklärt. "Wir wollen die gleiche Sache zu erreichen, die diese modernen Gebäude durch die Arbeit an den Strukturen der Materialien erreichen."

Die Wissenschaftler begannen mit einer flüssigen Photopolymer — ein Molekül, das Licht seiner Eigenschaften bei Änderungen. Sie gerichtet Muster von UV-Licht auf diese Photopolymer, generieren eine dreidimensionale Gitter, und diese Struktur mit einem dünnen Film von Metall beschichtete — in diesem Fall, Nickel-Phosphor-Legierung.

Als nächstes geätzt Schaedler und seine Kollegen entfernt die Photopolymer mit Lauge, hinterließ ein Gitter von hohlen Nickel-Phosphor-Federbeine jeder 100-500 Mikrometer breit, oder ein bis fünf Mal die Breite eines menschlichen Haares. Die Wände dieser Röhren zwischen 100 und 500 Nanometern oder Milliardstel Meter dick, oder bis zu 1.000 Mal dünner als ein menschliches Haar.

Diese Verbände sind auch Größe als Aerogele, mit einer Dichte von 0,9 mg pro Kubikzentimeter, "das Gitter ist 99,99 Prozent offene Band," sagte Schaedler. "Es ist etwa 200 Mal leichter als Styropor."

In Experimenten erwies sich diese Metall Gitter Gummilatex, wieder auf die Beine in ihre ursprüngliche Form auch nach weniger als die Hälfte ihrer Größe komprimiert.

"Wir sind Vorstellungsvermögen Anwendungen in strukturelle Komponenten, z. B. in Luft-und Raumfahrt," sagte Schaedler. "Die Energieabsorption Funktionen könnte auch nützlich für akustische, Vibration und Schock-Dämpfung machen. Wir kontrollieren die Architektur auf der Waage Millimeter, Mikrometer und Nanometer, Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für spezifische Anwendungen zu entwerfen, wenn wir wollen."

Die Forscher sind jetzt experimentieren mit Gitter von anderen Arten von Materialien gemacht. "Wir sollten in der Lage, Verbände von Dünnschicht-Material — beispielsweise Diamant, Polymere und Keramik," sagte Schaedler.

Dieser Artikel wurde von InnovationNewsDaily, eine Schwester Website zu LiveScience bereitgestellt.