Ученые создали искусственную кость, которая легче воды и прочнее стали

Команда ученых создала необычный материал: не такой плотный, как вода, однако по прочности сравнимый с некоторыми марками стали. Ранее возможность изготовления таких материалов подвергалась сомнению, однако специалисты доказали, что современные технологию уже дают возможность работать на наноуровне с достаточной точностью. Выходит, что открывается дорога для разработки и производства материалов с уникальными свойствами.

Ранее, создавая новые материалы, исследователи сталкивались с дилеммой - чем прочнее материал, тем он более хрупкий, а чем гибче – тем меньше нагрузки может выдержать.

Долгие годы ученые искали гипотетические материалы, которые могли бы заполнить пустые участки на графике плотности. Однако современное компьютерное моделирование может подсказать, какая микроструктура материала может обеспечить необходимые характеристики. Кроме того, у ученых впервые появились инструменты, при помощи которых можно работать над созданием микроструктур в масштабе толщины человеческого волоса.

Ученый Йенс Бауэр и его коллеги попытались создать похожий на кость сверхпрочный материал при помощи новейшей немецкой технологии «Nanoscribe», которая использует сочетание лазерной фотолитографии и 3D-печати.

В лаборатории процесс изготовления этого материала происходит таким образом: каплю фоточувствительного полимера опускают на предметное стекло и включают лазер. Система с высокой точностью наводит лазер на конкретные участки, которые должны стать твердыми. После обработки незатвердевший полимер убирают, оставляя твердый каркас со сложными внутренними структурами, спроектированными компьютером.

На данном этапе получившаяся полимерная пористая «кость» недостаточно прочна. Для ее уплотнения на полимер наносится сверхтонкий слой оксида алюминия в 50 нанометров (миллиардная часть метра).

На выходе получается материал легче воды, однако при этом превосходит по прочности все природные и искусственные материалы, с плотностью меньше 1000 кг/м3. Так, может выдерживать нагрузку 280 MПa, и схож по прочности с некоторыми марками стали.

В ближайшие несколько лет нам не удастся получить массу полезных вещей, сделанных из новейших материалов, собранных на наноуровне. дело в том, что современные лабораторные методы дают возможность создавать предметы из таких материалов размером всего в несколько миллиметров.

Однако быстрый прогресс в области 3D-печати, лазерной технике и создании новых полимеров дает надежду, что через 10-15 лет на рынок выйдут новейшие уникальные материалы. Они будут широко использоваться повсеместно, в частности, от создания обуви и спортинвентаря, до самолетов и космической техники.

Напомним, ранее ученые создали материал, который по факту состоит из 98% воздуха и лишь на 2% из полистирола.

Инф. potok.ua