Ученые из Технологического института Карлсруэ (KIT) создали самую маленькую в мире решетчатую структуру. Состоящая из распорок и скоб длиной не более 1 микрометра и 200 нанометров в диаметре, конструкция обладает общим размером менее 10 микрометров, но при этом может похвастаться повышенным по сравнению с большинством твердых материалов коэффициентом прочности.
Специалисты из KIT говорят, что их решетчатая конструкция берет новые вершины прочности для метаматериалов (рукотворных материалов, обладающих свойствами, которые не встречаются в природе) благодаря своим размерам, которые примерно в пять раз меньше других аналогичных метаматериалов. Конструкция состоит из стеклоуглерода, являющегося одной из форм чистого углерода, но при этом наделенного свойствами стекла, керамики и графита.
Производство решетки началось с трехмерного процесса литографии, трехмерной печати, в рамках которой управляемые компьютером лазеры наделили конструкцию формой и первоначальной прочностью. Обычно этот процесс позволяет создавать решетки размером от 5 до 10 микрометров в длину и 1 микрометр в диаметре, поэтому ученые наделили конструкцию свойствами стекла, а затем впервые подвергли микрорешетчатую конструкцию пиролизу.
Пиролиз, в свою очередь, представляет собой термический процесс разложения органических и неорганических соединений при полном отсутствии кислорода. В данном случае решетку поместили в вакуумную среду и подвергли нагреву до 900 градусов Цельсия, что фактически уничтожило все химические соединения и элементы (за исключением углерода) и оставило лишь голый каркас.
При дальнейшем анализе полученной решетчатой конструкции ученые отметили удивительные свойства структурной стабильности под воздействием на нее давления.
«Согласно результатам наших наблюдений, уровень прочности решетки приближается к теоретическому максимуму неструктурного стеклоуглерода», — говорит профессор Оливер Крафт, соавтор данного исследования.
«Только алмазы обладают более высокой структурной стабильностью».
Исследователи считают, что такие микрорешетки могут однажды найти свое применение при производстве различных электродов, фильтров в химическом производстве или оптических компонентов, использующихся в сфере телекоммуникаций.
Ведущий автор данного исследования, доктор Дженс Баэур отмечает, что микроструктурная решетка обладает меньшей плотностью, чем вода, но при этом она такая же прочная, как сталь.
Комментарии (0)