Метална микрорешетка

Метална микрорешетка — вештачки порозен материјал кој се состои од метална пена во ултралесен облик. Со густина од само 0,9 мг/см³, ова е еден од најлесните материјал на светот. Изумот е објавен во ноември 2011, а негови творци се група научници од HRL Laboratories, во соработка со истражувачи од Универзитетот на Калифорнија во Ирвајн и Калифорнискиот технолошки институт (Калтех). Прототипните примероци се изработени од никело-фосфорна легура.
1 Добивање
За да се изработи метална микрорешетка, најпрвин се изработува полимерен шаблон врз основа на саморазмножувачки брановоден состав, но постојат и други начини. Потоа подготвеното се изложува на ултравиолетова светлина минувајќи низ перфорирана маска во сад со смола што се суши на светлината. Додека смолата се суши под секоја дупка на маската, се одвива „самозаробување“ на светлината, образувајќи полимерни влакна долж патеката на светлината. Користејќи повеќе снопови се добиваат повеќе влакна, кои меѓуебно се поврзуваат и така обликуваат решетка. Ова е слична на фотолитографијата по тоа што користи дводимензионална маска за определување на почетната структура на шаблонот structure, но се разликува од неа по стапката на образување: додека во стереолитографијата се потребни часови за да се обликува целиот состав, самообразбениот метод со брановод ги обликува шаблоните за време од 10 до 100 секунди. На овој начин, постапката овозможува брзо и надоградливо обликување на големи и самостојни тридимензионални решеткасти материјали. Потоа шаблонот се никлува и се отстранува со нагризување, па се добива самостојна периодична порозна метална структура. Во прототипот е употребен никел. Заради електролизното насложување, 7% од материјалот биле атоми на фосфор и воопшто немало талози.
2 Особини
Металните микрорешетки се составени од мрежа меѓусебно поврзани шупливи стапчиња. Во испитаниот примерок со најмала густина, секое стапче има пречник од околу 100 микрометри со дебелина на ѕидот од 100 нанометри. Целиот состав е 99,99% воздух по единица зафатнина, со тоа што масата на воздухот се иззема при пресметка на густината на микрорешетките. Дури и ако го вклучиме воздухот во празнините, вистинската густина на составот е приближно 2,1 мг/см³ (2,1 кг/м³), што е само 1,76 пати густината на воздухот при темепратура од 25 °C. Материјалот се опишува како 100 полесен од стиропор.
Својствено за металните микрорешетки е да имаат многу мала густина, а тековниот рекорд е 0,9 мг/см³, што е досега најмала откриена густина на цврста супстанција. Претходниот рекордер се силициумски аерогелови, со 1,0 мг/см³. Маханички гледано, овие микрорешетки се слични по поведение на еластомерите и речиси целосно си го повраќаат обликот дури и кога се згмечени под голем потисок. Со ова тие имаат голема предност во споредба со досегашниот аерогел, кој е кршлив и налик на стакло. Ова еластомерно својство на металните микрорешетки им дава голема способност за амортизација. Имаат Јангов модул на еластичност E од поинаква скала, со густина од ρ, E ~ ρ³, споредена со E ~ ρ³ кај аерогеловите и пените со јаглеродни наноцевки.
3 Примена
Металните микрорешетки можат да најдат примена како топлотни и вибрациони изолатори (на пр. за амортизација) и како акумулаторски електроди и потпора за катализатори. Покрај ова, нивната способност да се вратат во првобитниот облик по голема потиснатост ги прави соодветни за изработка на пружински уреди за складирање на енергија.