Et nyt materiale, lavet af amerikanske forskere, vejer kun 0,9 milligram per kubikcentimeter. Hele 99,99 procent af det er luft.
Det er opbygningen af materialet, som giver det de helt særlige egenskaber.
Materialet er fremstillet af et gitter af hule rør med vægge, som er tusinde gange tyndere end håret på dit hoved. Inden for materialeteknologien har man forsøgt flere strategier for at udvikle superlette materialer med lav tæthed.
Kontrolleret struktur giver materialet gode egenskaber
Sådanne materialer har nyttige egenskaber og vil kunne bruges til eksempelvis varmeisolering, lydabsorption eller støddæmpning, som batterielektroder og i katalysatorsystemer.
Men der er meget få produkter, som når under 10 milligram per kubikcentimeter. Det gælder for eksempel aerogel eller metalskum.
Problemet er, at alle disse materialer har en struktur af tilfældige huller eller celler. Dette giver materialerne en lav tæthed, men svækker de mekaniske egenskaber i forhold til det samme stof i tæt form.
Forskerne bag det nye materiale har fundet frem til en metode til at kontrollere strukturen og lave meget lette metalliske materialer med lav tæthed.
Det er baseret på et gitterrammeværk, som beholder den samme stivhed, styrke, energiabsorptionsevne og ledeevne, som materialet har i tæt form.
Tredimensionelt gitterrammeværk lægger grunden
Forskerne tog udgangspunkt i flydende fotopolymer, altså et stof som ændrer egenskaber, når det udsættes for lys.
De belyste stoffet med ultraviolet lys gennem en maske med et bestemt mønster.
Resultatet var et tredimensionelt gitterrammeværk – en form, som forskerne kunne bygge deres materiale på.
Springer tilbage efter deformering
De dækkede deres nykonstruerede polymerrammeværk i en tyndfilm af nikkel og fosfor. Derefter ætsede forskerne det oprindelige rammeværk væk, så de endte med et hult gitter af nikkel-fosfor.
Test af materialet viser, at det springer tilbage til sin oprindelige form efter en 50 procents deformering.
Dets evne til at absorbere energi kan sammenlignes med gummilignende materialer, der hedder elastomerer.
Forskerne mener, at de ekstraordinære egenskaber skyldes materialets arkitektur på nano-, mikro og millimeterskala.
Samme koncept som Eiffeltårnet
William Carter fra University of California sammenligner materialet med store og mere kendte bygningsværker:
»Moderne bygninger, for eksempel Eiffeltårnet eller Golden Gate Bridge er utroligt vægt-effektive i kraft af deres arkitektur,« siger han i en pressemeddelelse.
»Ved at tage konceptet ned på nano- og mikroniveau er vi med til at revolutionere lette materialer,« siger Carter.
Materialet er udviklet i samarbejde med forskere fra California Institute of Technology på opfordring fra det amerikanske Defense Advanced Research Projects Agency.
© forskning.no. Oversat af Magnus Brandt Tingstrøm
