Naukowcy opracowali materiał pięć razy lżejszy i cztery razy mocniejszy niż stal

Pierwszy raz udało się stworzyć tak niezwykły materiał, który może zrewolucjonizować nie tylko produkcję samochodów, kamizelek kuloodpornych, ale także urządzeń medycznych.

Publikacja: 03.08.2023 09:26

Nowy materiał może znaleźć zastosowanie m.in. w kamizelkach kuloodpornych

Nowy materiał może znaleźć zastosowanie m.in. w kamizelkach kuloodpornych

Foto: AdobeStock

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Connecticut stworzył szkielet z tzw. uniwersalnego DNA, który następnie został pokryty szkłem, tworząc materiał o bardzo niskiej gęstości – bardzo lekki i bardzo wytrzymały. Może być wszechstronny jako materiał konstrukcyjny w nanoskali, rozciągać się lub zgniatać, a nawet samodzielnie układać w różne kształty. Natomiast nieskazitelne, bez pęknięć i rys szkło w nanoskali jest niezwykle odporne. 1 cm3 szkła może wytrzymać nacisk 10 ton. - Dla danej gęstości nasz materiał jest najsilniejszym znanym – mówi Seok-Woo Lee, naukowiec zajmujący się materiałami w UConn.

Materiały posiadające zarówno dużą wytrzymałość, jak i lekkość mogą potencjalnie ulepszyć wszystko, od samochodów po kamizelki kuloodporne.

Mocne, lekkie materiały pozwoliły na stworzenie lekkich kamizelek kuloodpornych, lepszych urządzeń medycznych oraz bezpieczniejszych, szybszych samochodów i samolotów. Najłatwiejszym sposobem na zwiększenie zasięgu pojazdu elektrycznego nie jest powiększenie akumulatora, ale zmniejszenie masy samego pojazdu bez poświęcania bezpieczeństwa i żywotności. Jednak tradycyjne techniki metalurgiczne osiągnęły w ostatnich latach granicę, a naukowcy zajmujący się takimi materiałami musieli wykazać się jeszcze większą kreatywnością, aby opracować nowe lekkie materiały o wysokiej wytrzymałości.

Czytaj więcej

Metale mogą się same naprawiać. Naukowcy nie kryli zdumienia

Zespół dr. Seok-Woo Lee dokonał przełomu budując strukturę z DNA, a następnie pokrywając ją szkłem, tworząc bardzo mocny materiał o bardzo małej gęstości. Zespół stworzył strukturę samoorganizującego się DNA, które pokryli bardzo cienką warstwą materiału przypominającego szkło, o grubości zaledwie kilkuset atomów. Szkło tylko pokryło nici DNA, pozostawiając dużą część objętości materiału jako pustą przestrzeń. Szkielet DNA wzmocnił cienką, nieskazitelną powłokę szkła, dzięki czemu materiał okazał się bardzo wytrzymały, a puste przestrzenie obejmujące większość objętości materiału sprawiły, że jest niezwykle lekki. W rezultacie struktury szklanej nanosieci mają czterokrotnie większą wytrzymałość, ale pięć razy mniejszą gęstość niż stal. To niezwykłe połączenie lekkości i wysokiej wytrzymałości, którego nigdy wcześniej nie udało się osiągnąć.

- Możliwość tworzenia zaprojektowanych nanomateriałów szkieletowych 3D przy użyciu DNA i ich mineralizacji otwiera ogromne możliwości inżynierii właściwości mechanicznych. Jednak potrzeba jeszcze wielu badań, zanim będziemy mogli zastosować ją jako technologię — mówi Oleg Gang, badający nanomateriały na Uniwersytecie Columbia. Zespół pracuje obecnie nad tą samą strukturą DNA, ale zastępuje szkło jeszcze mocniejszą ceramiką z węglików spiekanych jednego z najtwardszych i najbardziej odpornych na ścieranie materiałów skrawających. Jest on używany do produkcji narzędzi, obrabiających części z w trudnych warunkach. Planują też eksperymenty z różnymi strukturami DNA, aby zobaczyć, który materiał jest najmocniejszy. Przyszłe materiały oparte na tej samej koncepcji są bardzo obiecujące jako energooszczędne materiały do pojazdów i innych urządzeń, dla których priorytetem jest wytrzymałość.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Connecticut stworzył szkielet z tzw. uniwersalnego DNA, który następnie został pokryty szkłem, tworząc materiał o bardzo niskiej gęstości – bardzo lekki i bardzo wytrzymały. Może być wszechstronny jako materiał konstrukcyjny w nanoskali, rozciągać się lub zgniatać, a nawet samodzielnie układać w różne kształty. Natomiast nieskazitelne, bez pęknięć i rys szkło w nanoskali jest niezwykle odporne. 1 cm3 szkła może wytrzymać nacisk 10 ton. - Dla danej gęstości nasz materiał jest najsilniejszym znanym – mówi Seok-Woo Lee, naukowiec zajmujący się materiałami w UConn.

Pozostało 82% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Nanoboty i „żywe plomby”. Naukowcy opracowali przełomowe metody leczenia zębów
Materiał Promocyjny
Wykup samochodu z leasingu – co warto wiedzieć?
Technologie
Ozempic to również lek na niepłodność? Zaskakujące doniesienia o ciążach
Technologie
Powstał nowy humanoidalny robot. Jest „przerażająco sprawny” i bardziej ludzki
Technologie
Koniec z implantami, plombami i leczeniem kanałowym. Rewolucja w leczeniu zębów
Materiał Promocyjny
Jak kupić oszczędnościowe obligacje skarbowe? Sposobów jest kilka
Technologie
Student z trzema rękami. Wpadka Uniwersytetu Gdańskiego