Veest kergem materjal läheneb tugevuselt terasele ({{contentCtrl.commentsTotal}})

$content['photos'][0]['caption'.lang::suffix($GLOBALS['category']['lang'])]?>
Materjal meenutab ehituselt mesikärge. Autor/allikas: Jens Bauer/PNAS

Saksa teadlased on välja töötanud uue meetodi 3D-printimisele sarnaneva tehnika abil ülikergete ja poorsete, kuid seejuures oma tugevuselt terasele lähenevate luustruktuuri matkivate materjalide valmistamiseks.

 

Materjaliteadus on aastatuhandeid kestnud arengu vältel jõudnud viimaks piisavalt kaugele, et materjalide omadusi atomaarsel tasandil tehtavate kohanduste abil muuta. Hoolimata tehnika arengust on selle üks peamisi eesmärke jäänud samaks – nende tugevuse ja massi suhte parandamine. Üksikute eranditega pole ükski tahke materjal veest kergem, kui see just poorne pole. Seega seisneb võti nende sisestruktuuri hoolikas vormimises. Jens Baueri töörühm nägi inspiratsioonina puitu ja loomade luid.

Samal ajal ei rahuldanud teda vaid arvutisimulatsioonid. Appi tuli vabalt kättesaadav lasersüsteem, mis võimaldas ülitäpselt valgustundlikust polümeerist huvialuseid struktuure ehitada. Laserivalgus sundis materjali tahkuma, mil liigseid osi oli võimalik endiselt minema uhtuda. Pärast soovitud tugistruktuuri saamist kattis Baueri töörühm selle aga lisaks alumiiniumoksiidiga. Mida õhem viimasest koosnev kiht oli, seda tugevamaks see muutus. Optimaalseks osutus viiekümne nanomeetri ehk nähtava valguse lainepikkusest umbes kaheksa korda õhem kiht.

Taoliselt saadud parimate omadustega materjal suutis trotsida 280 megapaskali suurust rõhku ehk veidi vähem kui mitte eriti hea kvaliteediga teras. Siiski ei oleks materjali sisestruktuuri suutnud mõjutada isegi näiteks Mariaani süviku põhjas valitsev rõhk. Muidugi eeldusel, et mõnda selle tükikest sinna viia õnnestuks. Selle tihedus on vee omast 20-60 protsenti väiksem, muutes materjali tugevamaks kui ühegi teise veest väiksema tihedusega materjali.

Töörühma kasutatud meetodil on siiski üks tõsine puudus. Baueri valmistatavate materjalitükkide paksus ulatub parimatel juhtudel millimeetrini. Ent samas loodab ta kolleegidega, et 3D-printimise võidukäik ja edasised arengud lasertehnoloogias võimaldavad sarnaste omadustega materjali ka suuremas koguses toota.

Töörühma uurimus ilmus Ameerika Ühendriikide teadusakadeemia toimetistes.

Allikas: PNAS

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: