Никелевая микрорешётка поставила рекорд лёгкости

Новый материал в десятки раз легче пенопласта, так что спокойно лежит на одуванчике, не тревожа его пух (фото Dan Little, HRL Laboratories).

Самое низкоплотное в мире твёрдое тело отныне не кварцевый и даже не углеродный аэрогели, а металлическая конструкция, в которой пустоты занимают 99,99% объёма.

Исследователи из университета Калифорнии в Ирвине (UC Irvine), Калифорнийского технологического института (Caltech) и компании HRL Laboratories получили сложную пространственную структуру из никеля, которая по своей низкой плотности легко соперничает с любым твёрдым объектом. Достигнутый показатель – 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%.

Новинка может найти применение как каркас для катализаторов с большой площадью поверхности, лёгкий электрод для аккумуляторных батарей или упругий мат для поглощения ударов и вибраций.

(Детали работы — в статье в Science.)



Физики заставили полимеры самостоятельно складываться на свету

11 ноября 2011

Учёные представили держащую человека сухую липучку

7 ноября 2011

Выпущен первый текстиль с постоянным золотым покрытием

3 ноября 2011

Электрическое поле превратило жидкость в твёрдое тело

13 октября 2011

Химики нашли новый путь к умному стеклу

22 сентября 2011
  • ***   18 ноября, 19:43
    Если плотность материала меньше чем у воздуха, то по закону Архимеда он должен благодаря выталкивающей силе всплывать вверх, а не висеть на одуванчике...
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  18 ноября, 19:50
    Без учёта воздуха внутри решётки. Также точно все считают аэрогели и прочие ажурные системы, в которых полным полно крошечных пустот — по наружным обводам.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  18 ноября, 19:52
    PS — то есть это плотность материала как целого, хоть состоит он из никеля. Такую цифру указывают сами авторы работы.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Ромчак  18 ноября, 19:58
    Интересно, а если покрыть эту фигуру, какой ни будь плёнкой и откачать от туда воздух, прочность решётки смогла бы компенсировать атмосферное давление? Тогда бы она действительно была бы легче воздуха.
    ОтветитьНравится
  • Руслан До  18 ноября, 20:58
    Всё равно не сходится. С чего бы никелю быть легче воздуха? А без учёта воздуха внутри решётки это какая-то странная система подсчёта веса, например я могу из медной проволоки свинтить условно куб со стороной 1 метр, он будет «условно легче» воздуха=)?
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  18 ноября, 21:42
    Руслан. Да, есть неясности с расчётами, но за что купили, за то и продаём. Тут дело, видимо, в масштабе этой микро структуры. Эта решётка всё таки ближе к аэрогелям и прочим губкам, полимерным пенам и т.п. Она воспринимается больше как цельный предмет, нежели как «свитая из нескольких проволок решётка», к тому же достаточно прочный объект. В вашем примере условность подсчёта плотности слишком уж очевидна.
    ОтветитьНравится
  • Ваня Крейцер  19 ноября, 18:48
    > я могу из медной проволоки свинтить условно куб со стороной 1 метр, он будет «условно легче» воздуха=)?
    Да, но никакой пользы от этого куба не будет. Его даже «твёрдым телом» назвать будет затруднительно. Пальцем тронь, и он уже погнётся.
    А вы что, никогда не задумывались о том, что понятие «плотность» вообще какое-то кривое? Что абсолютно непонятно, что такое плотность пористого тела. А даже если тело и не считается пористым, то всё равно же там промежутки между атомами есть, то есть поры, пускай и мелкие очень.
    ОтветитьНравится
  •   19 ноября, 20:31
    Так и есть! Если вес пленки окажется ниже веса воздуха заключенного в контуре решетки, то она взлетит, то есть, простите, всплывет.
    ОтветитьНравится
  • Иван Коренев  21 ноября, 06:14
    Ну конечно же нет!!! Давление атмосферное расплющит такую структуру -это жэ очевидно!
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  21 ноября, 17:37
    Ваня Крейцер 19 ноября, 18:48
    > я могу из медной проволоки свинтить условно куб со стороной 1 метр, он будет «условно легче» воздуха=)?
    я тоже хочу узнать в чем разница?
    ОтветитьНравится
  • Александр Митькин  18 ноября, 19:58
    Что мешает изготовить изделие в вакууме и покрыть плёнкой? Оно не выдержит давления?
    Можно заполнить гелием. Я думаю, он будет очень медленно дифундировать наружу.
    ОтветитьНравится
  • Каким гелем? :-)
    любой гель априори тяжелее :-)
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Шукайло  21 ноября, 10:42
    Не гелем, а гелием, прочитайте внимательно пост выше.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Григорьев  21 ноября, 18:26
    Гелиевым гелем, конечно же! :)
    ОтветитьНравится
  • Са мпрочитай внимательно свой пост)))))))))))))
    Ты предлагешь в шарик с гелием засунуть эту паутину, что бы она полетела?
    А на фига, можно же снизу привязать))))
    ОтветитьНравится
  • Александр Митькин  21 ноября, 21:48
    В шарике гелий создаёт избыточное давление. поэтому он просачивается наружу и шарик получается недолговечен.
    ОтветитьНравится
  • Да не, вы что? Точно не выдержит, а вот в космосе этому наверняка найдётся какое-нибудь применение
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  18 ноября, 21:40
    да фиг с ним пусть вместе с воздухом будет в два раза тяжелее, у такого материала все равно огромнейшее число возможных применений.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Тоцких  18 ноября, 22:45
    А разве у аэрогеля не бОльшая площадь поверхности? хм...
    ОтветитьНравится
  • Алекс Москов  18 ноября, 22:46
    такую наноарматуру да залить нано пенобетоном.
    Можно будет строить дома в которых расход материала общий включает куб металла и куб бетона на 15 этажку.
    Вот это настоящая революция в строительстве будет.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Ромчак  18 ноября, 22:50
    «Можно будет строить дома в которых расход материала общий включает куб металла и куб бетона на 15 этажку.»
    — А цена на пару кварталов сталинских высоток в пределах Бульварного кольца ;)
    ОтветитьНравится
  • Максим Кудинов  18 ноября, 23:27
    по сути прочность определяет не только материал но и форма структуры сот
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  19 ноября, 00:09
    г-н Кудинов вообщето прав.
    Моделируя различия в структуре этого изделия можно добиться весьма и весьма различных показателей.
    И по плотности и по массе и по прочности.
    Тогда возникает вопрос рассчет чего именно нам предоставили?
    И, что любопытней, почему не предоставили сравнительные характеристики различный модификаций изделия, не таких впечатляющих в том числе?
    Ато уж больно всё это похоже на манипуляюцию данными.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Журавлёв  19 ноября, 02:38
    Очень интересно, что при такой конечной структуре свойство никеля из ковкости преобразовалось не в вязкость, а в эластичность.
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  19 ноября, 11:15
    Вообщем так, я первый в очередь на обувь сделанную с применением этой технологии!
    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  19 ноября, 11:24
    Искуственные сиськи себе сделай по этой технологии ;)
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  19 ноября, 12:12
    Жаль, по этой технологии нельзя вам сделать искусственный мозг, хоть походили бы на человека.
    Но вы не переживайте, прогресс не остановить!
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  19 ноября, 18:13
    Голова и так пустая, а вот аккумулятор сделать или конденсатор было бы нормально. Никель — хороший проводник, это один электрод. Потом нанести какую-нибудь дрянь и заполнить все электролитом — второй электрод.
    Верно Вам говорю, для этого они и сделали эту губку. Ведь не кастрюли же ей чистить.
    ОтветитьНравится
  • Артур Терегулов  19 ноября, 19:38
    Ну вот, осталось только сделать композит с аэрогелем и графеном
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  19 ноября, 21:47
    Кастрюли-не кастрюли, но в статье делается упор на эластичность изделия, стало быть главное применение всетаки не в акумуляторах.
    Прочная и легкая обувь и одежда, пусть не повседневная, но хотябы скафандры и прочая спецуха, плюс, я уверен, есть многие механизмы, в которых данная технология нужна как воздух.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Сергиенко  20 ноября, 02:15
    Возможно технология получения сверхлегких структур подобным методом позволит наконец-то приблизиться к возможности создания кабеля опущенного из космоса для создания лифта.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Григорьев  21 ноября, 18:31
    У этой микрорешётки прочность гораздо хуже, чем у троса. Её ведь руками сжать/растянуть можно. Или вы верите в закон туалетной бумаги (там, где дырочки, точно не оторвётся)?
    ОтветитьНравится
  • Алекс Москов  20 ноября, 13:00
    Дмитрий Сергиенко 20 ноября, 02:15
    космический лифт это утопия. Разность потенциалов не позволяет сделать из металла (проводник) или иного проводящего материала трос в атмосфере необходимой длины.
    Амеры делали эксперимент, опускали трос с самолета, он просто сгорел при длине гораздо меньшей требуемой.
    ОтветитьНравится
  • Александр Химич  21 ноября, 06:51
    А можно попродробнее? Разность каких потенциалов? Электрических? Какой длины был трос? А может сделать электростанцию на этом принципе?
    Чего-то я не понял.
    ОтветитьНравится
  • закопай один конец медного провода (без изоляции) на глубину два метра, а второй оставь на поверхности, должно получится около 1В, но провод быстро кончится.

    ЗЫ, сам не пробовал, отец маленькому ещё рассказывал. Так что могу приврать :-)

    ОтветитьНравится
  • Алексей Теплов  21 ноября, 13:26
    Ага, ага, именно поэтому в штатах проводят Space Elevator Games, которые и NASA спонсирует.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Григорьев  21 ноября, 18:28
    А можно ссылку на эксперимент со сгоревшим тросом?
    ОтветитьНравится
  • Александр Химич  21 ноября, 21:58
    Алекс Москов, Вы признаетесь, что сами придумали этот эксперимент и мысленно его осуществили, или всё-таки приведёте ссылку?
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  20 ноября, 17:53
    А если сделать из не проводящего элток материала?
    Или покрыть диэлектриком?

    Я вот думал, что основная проблема тут прочность троса ну и усилия подоставке его в космос и не подозревал, что кто то попробует создать таким образом электростанцию)

    Уж проще тогда запустить на орбите с десяток атомных реакторов (которые и так и так будут вырабатывать электричество), так еще и термопару задействовать.
    1 конец проводника в реактор, второй в космос и вуаля, дармовой ток)
    А лиф, ну что лифт, нафиг он нужен вообще.

    Телепортируйтесь телепортерами телепортофлота)

    ОтветитьНравится
  • Станислав Schmallndotz  21 ноября, 11:59
    тоже давно подумывал про такой эксперимент — халявный ведь ток получается?! а полезного вроде ничего на этом явлении не питается...
    ... а Тесла Н. похоже с этим и забавлялся ...вот вам и :эфирщик:
    ОтветитьНравится
  • Алексей Теплов  21 ноября, 20:21
    Кстати, про плотность этого материала:
    «and its density is 0.9 milligram per cubic centimeter--not including the air in or between its tubes».
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  21 ноября, 21:33
    Собственно об этом уже рассуждали..
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  22 ноября, 02:10
    Про вариации параметров, зависящих от структуры данного материала, так никто и не высказался.

    Кто читал первоисточник?
    Заявленные в статье параметры при какой структуре?
    Какие есть модификации?

    ОтветитьНравится
  • Александр Максаков  30 ноября, 03:01
    если про идею космического лифта , так почему бы не подвесить трос на аэростатах , они бы разгрузили нагрузку до приемлемой...
    ОтветитьНравится