Участник:Prospector/Черновик 3
Металическая микрорешетка - это синтетический пористый металлический материал, сверхлёгкая форма металлической пены, имеющей плотность не меньше чем 0.9 мг/см3, разработанный командой учёных из HRL Laboratories в сотрудничестве с исследователями Калифорнийского университета в Ирвайне и Калифорнийского технологического института.[1]
Синтез
[править | править код]Для изготовления металлической микрорешетки, вначале была приготовлена полимерная форма по новой технологии, основанной на саморазмножающейся волновой структуре,[2] хотя было отмечено, что могут быть использованы и другие методы для изготовления формы.[3] Процесс проходит ультрафиолетовый свет через перфорированный фильтр в резервуар с УФ-отверждающей смолой. "Самозахват" света, подобно оптическому волокну, появляется, когда смола твердеет под каждым отверстием в фильтре, образуя полимерное волокно вдоль направления света. Используя множество световых лучей, волокна могут соединяться, образуя решётку. Процесс схож с фотолитографией в том, что он использует двухмерный фильтр для определения начальной структуры формы, но отличается скоростью образования: если стереолитография может занимать часы, создавая полную решетку, то самоорганизующийся волновой процесс позволяет сформировать формы за 10-100 секунд. Таким образом саморазмножающийся волновой процесс способствует быстрому образованию больших и свободно стоя́щих трёхмерных решёток. Затем форма покрывается тонким слоем металла с помощью электроосаждения, и форма отпечатывается, оставляя свободно стоя́щую периодическую пористую металлическую структуру. В первоначальном отчёте был использован никель в качестве металла микрорешётки. В соответствии с процессом электроосаждения, он содержит 7% растворённых атомов фосфора и не содержит осадка.
Свойства
[править | править код]Металлические микрорешётки состоят из сетки взаимосплетённых полых элементов. Диаметр каждого элемента около 100 микрометров, толщина его стенки 100 нанометров. Готовая структура заполнена воздухом приблизительно на 99,99 %,[1] и при подсчёте плотности микрорешётки вес воздуха условно исключается.[3]
Металлические микрорешётки отличаются очень низкой плотностью — 0.9 мг/см3, — самой низкой для твёрдого вещества. До этого самой низкой плотностью обладали аэрогели — 1.0 мг/см3. Механически, эти микрорешётки ведут себя также как эластомеры, которые после значительного сжатия почти полностью перекрывают свою форму.[4] Это важно, так как аэрогель — это хрупкое, стеклообразное вещество. Такое эластомерное качество металлической микрорешётки даёт ей возможность эффективно амортизировать. Её модуль Юнга Е демонстрирует всевозможное изменение плотности ρ, E ~ ρ2 в отличие от E ~ ρ3 в аэрогелях и пене из углеродных нанотрубок.[3]
Применение
[править | править код]Металлическая микрорешётка потенциально может применяться в качестве тепловых и виброизоляторов (амортизаторов и т. д.), аккумуляторных электродов и носителей катализатора.[3] Способность микрорешёток сжиматься и возвращаться в своё первоначальное состояние может также позволить использовать этот материал для накопления энергии.[1]
References
[править | править код]- ↑ 1 2 3 Metallic microlattice 'lightest structure ever'. Chemistry World (17 ноября 2011). Дата обращения: 21 ноября 2011. Архивировано 21 ноября 2011 года.
- ↑ Jacobsen, A.J.; Barvosa-Carter, W.B.; Nutt, S. (2007). "Micro-scale Truss Structures formed from Self-Propagating Photopolymer Waveguides". Advanced Materials. 19 (22): 3892—3896. doi:10.1002/adma.200700797.
- ↑ 1 2 3 4 Schaedler, T. A.; Jacobsen, A. J.; Torrents, A.; Sorensen, A. E.; Lian, J.; Greer, J. R.; Valdevit, L.; Carter, W. B. (Received 25 July 2011, published 12 October 2011). "Ultralight Metallic Microlattices". Science. 334 (6058): 962. doi:10.1126/science.1211649.
{{cite journal}}: Проверьте значение даты:|date=(справка) - ↑ Stephen Shankland Breakthrough material is barely more than air. CNET. November 18, 2011