O que os cientistas da Universidade da Pensilvânia, da Universidade de Illinois e da Universidade de Cambridge conseguiram fazer se destaca da linha geral em que o processo de criação de um material estruturado foi controlado no nível de átomos individuais. E, com isso, foi obtido um novo material, denominado "madeira metálica", mais resistente que o titânio, mas cinco vezes mais leve que o níquel, do qual realmente é feito.
A frase "mais forte que titânio" é certamente um clichê, mas neste caso é a mais pura verdade.
Embora o titânio em si pudesse ser 10 vezes mais forte, se sua estrutura fosse ideal. O segredo da resistência do novo material pode ser visto em madeiras comuns. A celulose pura, que por si só é um material macio, adquire uma resistência bastante alta quando formada em uma estrutura de madeira. E alguns dos tipos de materiais celulósicos artificiais são comparáveis em resistência a não o pior aço.
A propósito, os cientistas que criaram a “árvore de metal” não perseguiram o objetivo de criar este material específico, durante suas pesquisas, eles procuraram e desenvolveram novos métodos de criação de uma estrutura metálica porosa semelhante à estrutura da madeira. No passado, espuma de metal fundido ou impressão 3D foi usada para atingir esse efeito, fornecendo uma precisão de várias centenas de nanômetros. No entanto, ambos os métodos têm suas desvantagens, por meio da espuma é muito difícil conseguir uma distribuição uniforme da densidade do material, e o processo de impressão 3D é extremamente lento para uso na produção industrial.
De acordo com estudos anteriores, a redução do tamanho de suas unidades estruturais desempenha um papel fundamental no aumento da resistência de um material. Os pesquisadores conseguiram isso usando nanopartículas de plástico, com várias dezenas de nanômetros de tamanho, uniformemente misturadas em água. Quando a água evapora, essas partículas esféricas são ordenadas na forma de uma estrutura geometricamente regular, após a qual uma camada de níquel é galvanicamente depositada em sua superfície, que gradualmente preenche todo o espaço entre as partículas. Depois disso, o plástico é removido por dissolução e uma malha das melhores pontes de metal permanece. O fator de preenchimento do espaço com metal não ultrapassa 30 por cento, os 70 por cento restantes caem no vazio, e isso é suficiente para que o material resultante tenha uma densidade que o permita flutuar na superfície da água.
Até recentemente, os cientistas conseguiam criar amostras de "madeira metálica" em forma de folha, com área de cerca de um centímetro quadrado. E o próprio processo de criação de tal material é extremamente caro. No entanto, novas pesquisas visam tornar o material mais barato, aumentando os volumes de produção. Paralelamente, os cientistas estão investigando as propriedades do "metal madeira" e seu comportamento sob a influência de tensões mecânicas extremas.
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Outro potencial interessante dessa tecnologia é que o espaço vazio na estrutura metálica pode ser preenchido com outro material. Naturalmente, uma estrutura de metal preenchida com um eletrólito líquido ou sólido pode se tornar um elemento de uma bateria de armazenamento muito grande, que pode alimentar o dispositivo no qual é construída por muito tempo.
