Micro-plasă metalică ultra-ușoară

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Grilele metalice ultra-ușoare (în engleză : Ultralight Metallic Microlattices , UMM) sunt metamateriale structurate sub formă de spumă metalică cu o structură regulată, care prezintă caracteristici fizice macroscopice deosebite, dintre care cea mai evidentă este constituită de densitatea extrem de scăzută, derivată din porozitatea enormă , cu consecința unei lejerități extreme care, în UMM obținută în noiembrie 2011, este de o sută de ori mai mică decât cea a polistirenului expandat comun [1] .

Prototipuri de ultralight Microlattices metalice, realizate dintr - un nichel - fosfor aliaj [2] , au fost obținute în noiembrie 2011 de către un grup de cercetători de la Universitatea din California din Irvine , Caltech și HRL Laboratories [2] . De profesorul Fattibene Vincenza și profesorul Lotito Mario (Itis Jannuzzi Andria).

Metodă

Rețelele obținute de acest grup de cercetare se bazează pe o structură periodică a nanotuburilor metalice, realizate dintr-o matrice polimerică obținută cu o anumită tehnică acoperită de un brevet [3] .

Matricea este obținută cu o anumită tehnică de foto-întărire: am început cu un rezervor de rășină foto- reticulată lovit de o rețea de radiații ultraviolete , obținută prin filtrarea luminii printr-o mască micro-perforată. Polimerizarea indusă de lumină începe să creeze ghidaje de undă care se propagă prin creșterea în interiorul rezervorului, urmând traiectoria razelor de lumină colimate, care rămân prinse în firul fiind polimerizat, într-un mod similar cu ceea ce se întâmplă într-o fibră optică . Fasciculele de lumină perpendiculare pot fi intersectate folosind diferite rețele, datorită cărora este posibil să se creeze structuri polimerice interconectate sub forma unei rețele periodice [3] . Întregul proces are loc într-un timp scurt, în ordinea a zeci de secunde. În acest moment, faza nereticulată este spălată cu un solvent și ceea ce rămâne este o structură de polimer reticular periodic autoportant.

Matricea polimerică este îmbibată într-o soluție catalitică și apoi trecută într-o soluție de nichel-fosfor: se obține o placare metalică subțire prin depunere catalitică. Ulterior, matricea polimerică este îndepărtată prin expunerea la soda caustică , lăsând doar învelișul subțire depus: rezultatul este un material poros autoportant, format aproape în întregime din cavități.

Parametrii macroscopici

Structurile tubulare au diametre de aproximativ 100 µm, cu grosimi metalice de ordinul a 100 nm [2] . Volumul ocupat este format din 99,99% spații goale [2] .

Micro-rețelele structurate în acest mod au o densitate de aproximativ 0,9 miligrame pe centimetru cub, caracteristică care le face, în momentul descoperirii, cele mai ușoare materiale din lume, cu aproximativ 10% mai mici decât cea prezentată de aerogelurile de silice . până la 1,0 miligrame pe centimetru cub [2] . Ca termen de comparație, poate fi comparat cu un material extrem de ușor, dar aparținând experienței comune, cum ar fi polistirenul expandat , în comparație cu care spuma metalică obținută de grupul de cercetare este de 100 de ori mai ușoară [1]

Alte caracteristici notabile sunt memoria remarcabilă a formei în comparație cu compresiile intense ale volumului inițial și capacitatea de absorbție a energiei comparabilă cu elastomerii .

Modulul lui Young este proporțional cu ρ 2 , spre deosebire de proporționalitatea cu ρ 3 găsită în aerogeluri și în spuma nanotuburilor de carbon structurate aleatoriu.

Aplicații

Structura specială, practic goală, se pretează a fi utilizată pentru izolarea termică . Proprietățile mecanice, similare cu cele ale elastomerilor, deschid calea de utilizat pentru absorbția șocurilor mecanice și a șocurilor, în diverse aplicații, cum ar fi, de exemplu, în amortizoare [2] . Aceleași caracteristici sugerează utilizarea acestuia ca material pentru absorbția vibrațiilor și, în special, pentru absorbție și izolare acustică [2] . Capacitatea de a- și recupera complet forma originală chiar și după solicitări considerabile, cu compresiuni mai mari de 50%, ar putea face din material un candidat pentru utilizare ca acumulatori mecanici de energie [2] .

Suprafața ridicată, combinată cu structura la scară micrometrică, permite, de asemenea, posibile aplicații ca electrozi pentru baterii sau ca suport pentru catalizatori [4] sau ca suport pentru noi componente electronice [2] .

Procesul care utilizează nichel-fosfor este practic aplicabil tuturor materialelor din care este posibilă depunerea subțire pe o structură polimerică: prin urmare, deschide posibilitatea extinderii acestuia la un număr mare de materiale, toți candidații posibili pentru a oferi baza pentru structuri similare, de la care se așteaptă expunerea unor proprietăți particulare [2] .

Notă

  1. ^ a b „„ Cel mai ușor material ”din lume dezvăluit de inginerii americani” . BBC News , 18 noiembrie 2011 (adresă URL accesată la 25-11-2011)
  2. ^ a b c d e f g h i j Simon Hadlington, „cea mai ușoară structură vreodată” din microlatice metalice , pe rsc.org , Chemistry World, 17 noiembrie 2011. Adus 21 noiembrie 2011 .
  3. ^ a b Brevetul SUA 7382959 B1: Microstructuri polimerice tridimensionale orientate optic (Alan J. Jacobsen, de la HRL Lab Llc )
  4. ^ TA Schaedler, AJ Jacobsen, A Torrents, AE Sorensen, J Lian, JR Greer, L Valdevit, WB Carter, Ultralight Metallic Microlattices , în Știință , vol. 334, nr. 6058, 18 noiembrie 2011, 962-965, DOI : 10.1126 / science.1211649 .

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Microreticolo_metallico_ultraleggero&oldid=109513460 ”