Металевий «пінопласт» із нанотрубок розроблений на замовлення Міноборони США
Група вчених під керівництвом Тобіаса Шедлера з Дослідної лабораторії компанії HRL у місті Малібу (США) створила надлегкий матеріал із металевих нанотрубок. Якщо пластину з нього покласти на кульбабу — пухова голівка навіть не зімнеться.
Щільність матеріалу — не більше 0,9 мг/cм3, а це означає, що він у багато разів легший від попереднього рекордсмена з ваги — пінополістиролу, що приблизно на 98% складається з повітря й лише на 2% — із полістиролу.
Новий матеріал перевершує з легкості всі інші завдяки унікальній мікроґратчастій структурі. Дослідникам удалося створити структуру, що складається з 99,99% повітря, а на саму систему з мікроскопічних трубок припадає лише 0,01% обсягу.
Звичайні надлегкі матеріали виготовляються зі спіненої пластмаси. Їхнім загальним недоліком є хаотична структура — порожнини в них розташовані випадковим чином, як пухирці в піні. Тому міцність таких матеріалів невелика. А в знову створених металевих ґратах зв’язки між окремими волокнами набагато сильніші, що забезпечує їх міцність. Також завдяки особливому методу одержання нанотрубок авторам удалося позбутися крихкості фосфор-нікелевого сплаву.
«Уся хитрість полягає в створенні ґрат, що складаються із з’єднаних порожніх трубок із фосфор-нікелевого сплаву, товщина стінки яких у 1000 разів тонше, ніж людське волосся», — повідомив головний автор експерименту доктор Тобіас Шедлер. Особлива будова матеріалу надає металу безпрецедентні механічні властивості. «Губка» Шедлера і його колег здатна повністю відновлювати свою форму навіть у випадку, якщо стиснути її за однією з вісей на 50%. Після такої операції стійкість до тиску падає приблизно на 10%, але в наступні цикли стискання-розтискання показник уже фактично не змінюється.
Автори розробки пояснюють цю особливість тим фактом, що за нанорозмірів міцність стає в багато разів більшою. Утім, як показали подальші дослідження, після збільшення товщини стінок нанотрубок міцність на стискання матеріалу також зростає, і при досягненні певних значень «губка» втрачає здатність до стискання і стає цілком твердим об’єктом.
Білла Картера, одного з розробників, запитали: що буде, якщо шматок такої «губки» упустити? Картер відповів, що з висоти людського зросту він падатиме на землю довше, ніж пташине пір’я, — близько десяти секунд.
Як повідомляється, цей інноваційний матеріал розроблений на замовлення Агентства оборонних дослідних проектів США. Оскільки за певних впливів він поводиться як губка, то може бути використаний для поглинання енергії різних видів, у тому числі акустичної та електричної. А тверді його модифікації можуть стати основою для незвичайних будівельних матеріалів, у тому числі для космосу. Можливе також його застосування як електрода для суперконденсаторів.
