Wynaleziono materiał znacznie lżejszy i twardszy od tytanu. To rewolucja w lotnictwie

Na bazie niklu naukowcy stworzyli materiał, potocznie nazwany metalicznym drewnem. Ma niespotykane dotąd właściwości – zachowuje wysoką wytrzymałość przy bardzo niskiej masie.

Komponenty, od których wymagana jest wysoka wytrzymałość, takie jak skrzydła samolotów czy narzędzia chirurgiczne, wykonywane są obecnie z tytanu – metalu twardszego od stali, lecz dwa razy od niej lżejszego. Wspólne badania przeprowadzone przez naukowców z uniwersytetów w Pensylwanii, Illinois oraz Cambridge doprowadziły do wynalezienia materiału łączącego w sobie właściwości fizyczne i chemiczne metali z budową związków organicznych. Udało im się wynaleźć materiał wytrzymalszy od tytanu, jednocześnie będący od niego pięciokrotnie lżejszym.

CZYTAJ TAKŻE: Żołnierze będą jak Hulk. Zyskają na sile już od 2020 r.

Takie właściwości osiągnięto dzięki metodzie produkcji zwanej galwanizacją. Wyprodukowano specjalny szablon złożony z atomów niklu, pomiędzy którymi wprowadzone zostały przerwy wielkości kilkuset nanometrów (1 nanometr = 10−9 m) w rezultacie otrzymano materiał, który w 70 proc. składa się z pustej przestrzeni. To właśnie zapewnia mu tak niską masę własną przy braku utraty wytrzymałości.

CZYTAJ TAKŻE: Ruchome skrzydła samolotów to przyszłość awiacji

Nazwa „metaliczne drewno” nie bierze się jedynie z jego możliwości utrzymywania się na wodzie – podobnie jak robi to wrzucona do wody deska. Dr James Pikul, jeden z prowadzących badania, porównuje budowę nowego materiału do związków organicznych: „Materiały komórkowe są porowate, jeżeli przyjrzymy się słojom drewna, to zobaczymy grube i gęste części, które zapewniają wytrzymałość, ale znajdują się tam też pory wspierające funkcje biologiczne, takie jak transport do i z komórek”. Ta unikatowa struktura pozwala naukowcom na modyfikacje wynalazku poprzez dodawanie innych materiałów w miejscu pustych przestrzeni. W przyszłości możliwe będzie na przykład stworzenie skrzydeł do samolotów, będących jednocześnie bateriami je napędzającymi.

CZYTAJ TAKŻE: Nowe supermateriały. Rośnie groźna konkurencja dla polskiego grafenu

W przeciwieństwie do tytanu, materiały wykorzystywane przy produkcji nowego surowca nie są rzadkimi pierwiastkami, ponadto ze względu na wyżej wyjaśnioną strukturę potrzeba znacznie mniejszych ilości składników do stworzenia końcowego produktu.

Obecnie zespół badaczy pracuje nad wytworzeniem materiału w makroskali. Umożliwi im to dalsze badania i pchnie prace nad produktem w stronę rynku komercyjnego.

CZYTAJ TAKŻE: Astronautom grozi bezrobocie. Roboty będą tańsze

Dotychczas nie znane są wszystkie właściwości wynalazku, naukowcy nie wiedzą, jak wyglądać będzie elastyczność dużych kawałków, czy będą wyginały się stal, a może pokruszą się niczym szkło. Jednocześnie zespół bada metody wprowadzenia innych materiałów zmieniających możliwości zastosowania. Prowadzone są również prace nad tworzeniem komponentów aut, samolotów czy łodzi, które spełniałyby obecne standardy, lub nawet je podwyższały, przy jednoczesnej redukcji masy pojazdów. Przełożyłoby się to na znaczną poprawę efektywności energetycznej.