Выращивание металлического дерева до новых высот

Натуральное дерево остается повсеместным строительным материалом из-за его высокого отношения прочности к плотности; деревья достаточно сильны, чтобы вырастать до сотни футов в высоту, но остаются достаточно легкими, чтобы плавать по реке после вырубки.

Выращивание металлического дерева до новых высот

Инженеры Penn решили основную проблему, препятствующую производству металлической древесины значимых размеров: устранение перевернутых трещин, которые образуются при выращивании материала из миллионов наноразмерных частиц до металлических пленок, достаточно больших для строительства. Предотвращение этих дефектов, которые десятилетиями преследовали аналогичные материалы, позволяет собирать полосы из металлической древесины на площадях, в 20 000 раз больше, чем они были раньше.

Выращивание металлического дерева до новых высот

Джеймс Пикул, доцент кафедры машиностроения и прикладной механики, и Чжимин Цзян, аспирант его лаборатории, опубликовали исследование, демонстрирующее это улучшение, в журнале Nature Materials.

«Инвертированные трещины были проблемой с момента первого синтеза подобных материалов в конце 1990-х», — говорит Цзян. «Найти простой способ их устранения было давней проблемой в этой области». Эти перевернутые трещины возникают из-за того, как сделано металлическое дерево. Он начинается как шаблон из наноразмерных сфер, уложенных друг на друга. Когда никель осаждается через шаблон, он образует металлическую решетчатую структуру дерева вокруг сфер, которую затем можно растворить, чтобы оставить свои характерные поры.

Наноразмерные поры являются ключом к свойствам металлической древесины, но если в шаблоне есть трещина до добавления никеля, она превратится в «перевернутую трещину» — шов из твердого никеля — когда шаблон будет удален. Методика исследователей позволяет создавать участки без трещин, которые в 20 000 раз больше, чем это было возможно ранее.

Выращивание металлического дерева до новых высот

«Наш новый производственный подход позволяет нам изготавливать пористые металлы, которые в три раза прочнее, чем предыдущие пористые металлы, при аналогичной относительной плотности и в 1000 раз больше, чем другие нанорешетки», — говорит Пикул. «Мы планируем использовать эти материалы для создания ряда ранее невозможных устройств, которые мы уже используем в качестве мембран для разделения биоматериалов в диагностике рака, защитных покрытий и гибких датчиков».

Источник — Газета Daily.

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону