На основе пористых материалов создают материалы с очень низкой плотностью
Новый материал в десятки раз легче пенопласта, так что спокойно лежит на одуванчике, не тревожа его пух
На основе пористых материалов создают материалы с очень низкой плотностью, но в тоже время довольно неплохие по части прочностных и упругих свойств. Эффективные свойства пористых материалов в целом определяются двумя факторами: архитектурой распределения пор (пространственной конфигурацией пустот в твердой матрице) и свойствами самой твердой матрицы (жесткость, прочность и т.д.). На основе пористых материалов создают материалы с очень низкой плотностью, но в тоже время довольно неплохие по части прочностных и упругих свойств.
Но сам легко держит 500-грамовую гирю (фото Dan Little, HRL Laboratories)
С плотностью менее 10 мг/см3 ( сравните с плотностью воздуха 1,3 мг/см3), в настоящее получены такие пористые материалы как: аэрогель на основе диоксида кремния [плотность р ~ 1-10 мг/см3 ], аэрогель на основе углеродных нанотрубок [р ~ 4 мг/см3], металлическая пена [р ~ 10 мг/см3], полимерная пена [р ~ 8 мг/см3]. Эти материалы могут быть использованы для теплоизоляции, гашения импульсных механических воздействий, вибраций, шума, в качестве электродов в батарейках и для катализа. Все эти материалы характеризуются случайной архитектурой распределения пор. Эта случайность в распределении пор не так важна, если нам нужна только большая удельная поверхность, но когда важны механические характеристики (прочность, упругость и т.д.) то случайно размещенные поры сильно снижают эти характеристики по отношению к свойствам матрицы. Например, модуль Юнга перечисленных случайно-пористых материалов пропорционален кубу плотности E~p3 (9), в отличие от E~p2 соотношения установленного для случайно-пористых пен с более высокой плотностью. Предполагается, что если распределять поры упорядоченно и в некой иерархии, то механические свойства можно значительно улучшить. Например, плотность Эйфелевой башни (если ее мерить также, как мы измеряем плотность пористых материалов, порядка плотности аэрогеля (10)), но, очевидно, механические свойства у нее куда как лучше.
Исследователи из Caltech и компании HRL Laboratories получили сложную пространственную структуру из никеля, которая по своей низкой плотности легко соперничает с любым твёрдым объектом. Достигнутая плотность — всего 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр. Это меньше плотности воздуха при обычных условиях и, что примечательно, меньше, чем плотность любого известного аэрогеля (эти материалы до сих пор были самыми низкоплотными среди твёрдых объектов). Необычную решётку авторы создали, используя строительные леса из фоточувствительного полимера. Из этого материала был сделан каркас, который затем покрыли тонким слоем металла. Далее полимер вытравили. Осталась решётка из труб с толщиной стенок в 100 нанометров. Сами трубки соединяются между собой в узлах, формируя повторяющуюся структуру из звёздочек. Диаметр каждой такой трубки насчитывает несколько микрометров, длина — по нескольку миллиметров, а весь кусок материала в поперечнике занимает несколько сантиметров. Крайне малое отношение толщины стенок трубок к их диаметру придало всей металлической конструкции высокую гибкость: она поглощает энергию удара столь же хорошо, как эластомеры, и способна полностью восстановить исходную форму при деформации в 50%.
По материалам T. A. Schaedler, A. J. Jacobsen, A. Torrents, A. E. Sorensen, J. Lian, J. R. Greer, L. Valdevit, W. B. Carter // Ultralight Metallic Microlattices// Science 2011 vol. 334 no. 6058 pp. 962-965.
03.10.2013.