Naukowcy stworzyli materiał mocniejszy od diamentu

Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornia opracował węglową nanostrukturę o niezwykłych właściwościach. Jej wytrzymałość jest bowiem wyższa od diamentu.

Dotychczas najtwardszym minerałem występującym na naszej planecie był diament. Ze względu na swe właściwości wykorzystuje się go w przemyśle na wiele różnych sposobów, nie wspominając już o wyrobie biżuterii. Naukowcom z Uniwersytetu Kalifornia udało się jednak opracować materiał, który jest od diamentu znacznie mocniejszy.

Zespół przy tworzeniu nowego materiału obrał nieco inny kierunek. Do tej pory tego typu materiały powstawały z rurek łączonych ze sobą w przestrzenną kratownicę. Naukowcy zastosowali natomiast ściśle połączone ze sobą płytki. Materiał jest dzięki temu znacznie mocniejszy i sztywniejszy od dotychczas stosowanych rozwiązań. Testy wykazały, że wytrzymałość jest wyższa o 639 procent, natomiast sztywność o 522 procent.

Zespół zweryfikował swe odkrycie za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego oraz innych technologii dostarczonych przez Irvine Materials Research Institute. Naukowcy wyjaśniają, że ich osiągnięcie opiera się na złożonym procesie drukowania laserowego 3D, zwanym dwufotonową polimeryzacją. W procesie tym, promień lasera skupia się wewnątrz kropli ciekłej żywicy wrażliwej na światło ultrafioletowe. Materiał staje się stały, gdy cząsteczki polimeru są jednocześnie uderzane przez dwa fotony.

Za pomocą lasera skanującego lub poprzez przesuwanie fazy w trzech wymiarach, technika pozwala renderować okresowe układy komórek. Każda z nich składa się z zespołów płytek o grubości zaledwie 160 nanometrów. Jedną z zastosowanych przez naukowców innowacji, są niewielkie otwory zlokalizowane w płytkach, wykorzystywane do usunięcia nadmiaru żywicy z gotowego materiału.

Ostatnim krokiem w procesie powstawania materiału, jest przeprowadzenie pirolizy. Materiał jest wówczas podgrzewany w próżni do temperatury 900 stopni Celsjusza. W rezultacie powstaje węglowa kratownica o kształcie sześcianu, która mimo porowatości jest niezwykle wytrzymała.

Taką węglową nanostrukturę można wykorztystać przede wszystkim w przemyśle lotniczym oraz kosmicznym. Połączenie dużej wytrzymałości i niskiej gęstości znacznie poprawi osiągi samolotów oraz pojazdów kosmicznych.

Źródło