Mikrostrukturalni materijali su jaki kao čelik, a manje gusti od vode

Istraživači u Nemačkoj su razvili lagani materijal visoke čvrstoće inspirisan ramovskom strukturom kostiju i drveta i školjkaste strukture pčelinjih saća. Stvoren korišćenjem 3D laserskim štampanjem sa polimerom u kombinaciji sa keramičkim premazom, materijal je manje gust od vode, ali, u odnosu na svoju veličinu, može da se pohvali sa jačinom kao kod čelika i aluminijuma visokih performasni.

Iako inspirisana prirodom, polimerska mikroarhitektura stvorena od strane tima u Karlsrue tehnološkom institutu nadmašuje svoje prirodne pandane u pogledu odnosa snage i gustine. Osnovna struktura je proizvedena korišćenjem procesa 3D laserske litografije ili polimerskog štampanja i kaljenja.

Nekoliko struktura je testirana, uključujući trougaone, šestougaone i saćaste. One su zatim obložene depozicijom gasa koja pruža dodatnu jačinu, sa premazima od keramičkog materijala i aliminijuma. Polimerske strukture su veličine oko 50 mikrometara dužine i visine, dok su različite debljine premaza testirana u rasponima od 10 do 200 nanometara.

Utvrđeno je da je saćasta polimerska struktura sa aluminijumskim premazom od 50 nanometara dala najveću stabilnost odnosa gustine. Ova mikroarhitektura je nadmašila trouglaste i šestougaone strukture koje su proizvedene i testirane, a dodatna snaga nije dobijena ni kada su premazi premašili debljinu od 50nm. Ova optimizovana saćasta struktura je popustila pod pritiskom od 28 kg/m², a ipak je imala samo gustinu od 810kg/m³, za koju tim kaže da prevazilati odnos stabilnosti/gustine kostiju, masivnog čelika ili aluminijuma.

„Novi lagani građevinski materijal podseća na ramovsku strukturu poludrvene kuće sa horizontalnim, vertikalnim i dijagonalnim podupiračima“, rekao je koautor istraživanja Jens Bauer. „Naši podupirači, međutim, su veličine od samo 10 mikrometara.“

Tim istraživača kaže da se mikrostrukturalni materijali često koriste za izolaciju ili kao absorberi udara, i da takvi materijali sa otvorenim porama mogu da se koriste kao filteri u hemijskoj industriji.

Rezultati istraživanja su objavljeni u Zborniku Nacionalne akademije nauka.