В Технологическом институте Карлсруэ создали новый композитный материал, плотность которого меньше плотности воды, а прочность на сжатие достигает 274 мегапаскалей, что сравнимо с магниевыми и алюминиевыми сплавами и некоторыми сортами стали. Прочность нового материала превышает прочность любых искусственных и естественных материалов, которые легче воды.
Материал имеет ячеистую структуру. Его основу составляет напечатанная на 3D-принтере микроскопическая решётка. Печать в микромасштабах осуществляется по технологии двухфотонной литографии. Принтер фокусирует лазерный луч в толще полимерной смолы, которая мгновенно застывает в точке фокуса. Разрешение таких микропринтеров может достигать 100 нанометров. Распечатанная полимерная решётка сама по себе не очень прочна. Весь секрет нового материала в том, что после печати решётку покрывают тонким слоем оксида алюминия (корунда) — одного из самых прочных материалов, лишь немного уступающего алмазу. Хотя плотность корунда в четыре раза выше плотности воды, он занимает от 1% до 10% объёма получившейся структуры (в зависимости от толщины слоя).
Учёные провели эксперименты с разными видами полимерных решёток и разной толщиной слоя оксида алюминия. Наибольшую прочность продемонстрировала структура в виде шестиугольных сот. При толщине корундового покрытия 50 нанометров прочность на сжатие составила 273,6 мегапаскалей при плотности 863 мг/см3. Наглядно сопоставить прочность и плотность нового материала по сравнению с другими можно на этой диаграмме:
Статья с описанием технологии и экспериментальными данными есть в свободном доступе на pnas.org.
Автор: ilya42
