Физические свойства металлов зависят от их атомной структуры. Например, благодаря особенностям атомной решетки титан прочнее и легче стали. Однако мелкие дефекты на этом уровне серьезно ограничивают прочность всего материала. Если бы каждый атом титана был идеально выровнен относительно соседних, этот металл был бы в десять раз прочнее.
Исследователи из Кембриджа, Пенсильванского университета и Иллинойского университета в Урбана-Шампейне решили претворить эту идею в жизнь — но на другом металле, никеле. В этом им помогла идея, позаимствованная в живой природе, сообщает Science Daily.
Команда вдохновлялась структурой древесины, в которой плотные участки чередуются с пористыми. Созданный ими материал имеет похожие свойства. Его плотные области имеют ширину около 10 нм, что соответствует 100 атомам никеля. Между ними расположены участки с воздушными полостями.
В итоге по плотности «металлическая древесина» напоминает настоящую, а по прочности не уступает титану. Но она в 4-5 раз легче.
Синтез нового материала начинается с множества крошечных пластиковых сфер диаметром в несколько сотен нм, которые помещают в емкость с водой. Когда вода испаряется, сферы оседают на дно, где упорядоченно укладываются подобно пушечным ядрам. Затем их заливают никелем и растворяют. В результате остается лишь пористая металлическая структура.
Исследователи получили кусочек «металлической древесины» площадью в один квадратный сантиметр. По расчетам ученых, в нем содержится около 1 млрд никелевых стоек.
Следующая задача команды — воспроизвести процесс в коммерческих масштабах. Ни один из необходимых для этого компонентов не относится к редким или дорогим, однако соответствующей инфраструктуры для синтеза «металлической древесины» пока не существует.
По мнению авторов работы, у нового материала большие перспективы. 70% объема «металлической древесины» составляет пустое пространство, которое можно заполнить материалами для накопления энергии или биологически активными соединениями.
Ученые из США обнаружили у графена новое свойство. Оказалось, что этот материал можно превратить в аналог пластилина, который будет намного проще хранить и перевозить.
