O co chodzi? Jak relacjonują jej twórcy, jest jednocześnie lekka, wytrzymała i zdolna do utrzymywania się na powierzchni wody. Co więcej, zachowuje pływalność nawet po poważnym uszkodzeniu. Za przełomowym rozwiązaniem stoją przedstawiciele RMIT University w Melbourne. Opracowali oni trójwymiarowo drukowaną strukturę z tytanu, której konstrukcja przypomina przestrzenną kratownicę. Składa się z połączonych ze sobą, pustych w środku elementów. Przepisem na sukces okazało się wypełnienie ich pianką poliuretanową.
Czytaj też: Dwa stany nadprzewodzące ukrywały się w jednym. Sensacyjne wieści nt. ultracienkich materiałów
Pomysł pozwolił rozwiązać problem, z którym naukowcy mierzyli się przy projektowaniu niezwykle lekkich metalowych struktur. Choć takie materiały mogą mieć bardzo niską gęstość, ich otwarta konstrukcja sprawia, że woda może przedostawać się do środka. W rezultacie materiał, który teoretycznie powinien być wystarczająco lekki, by unosić się na wodzie, zaczyna tonąć.
Australijscy badacze znaleźli sposób na obejście tego problemu. Pianka znalazła się wyłącznie wewnątrz pustych elementów tytanowej kratownicy. Dzięki temu woda może swobodnie przepływać przez otwarte przestrzenie konstrukcji, podczas gdy zamknięte pianką elementy zapewniają jej odpowiednią wyporność.
Najbardziej niezwykłą cechą tego nowego materiału jest jego odporność na uszkodzenia. Nawet gdy struktura ulegnie poważnemu pęknięciu, pozostaje zdolna do unoszenia się na wodzie. To istotna zaleta w przypadku konstrukcji wykorzystywanych w środowisku morskim, gdzie mogą być narażone na uderzenia, przeciążenia czy stopniowe uszkodzenia.
Naukowcy sprawdzili jeszcz jedną kwestię: zachowanie ich materiału podczas długotrwałego kontaktu z wodą. Próbki pozostawały zanurzone w słodkiej wodzie przez ponad dwa miesiące i nadal zachowywały pływalność. Ważnym aspektem pozostaje odporność tytanowej konstrukcji na działanie wody morskiej.
Czytaj też: Druk 3D właśnie dostał czwarty wymiar. Tak mogą wyglądać maszyny przyszłości
A co z praktycznymi zastosowaniami? Tutaj mówi się przede wszystkim o infrastrukturze morskiej. Inżynierowie wymieniają między innymi pływające pomosty, boje czy urządzenia służące do monitorowania środowiska wodnego. Obecnie w takich rozwiązaniach często wykorzystuje się stal nierdzewną lub tworzywa sztuczne o wysokiej gęstości. Nowy materiał może w przyszłości zaoferować połączenie większej wytrzymałości i niewielkiej masy.
Projekt pozwolił przy okazji naukowcom spojrzeć w nowy sposób na samo pojęcie gęstości materiału. Zespół badawczy odpowiedzialny za publikację dostępną w Advanced Materials opracował nową miarę określaną jako gęstość szkieletowa, która ma pomagać przewidywać, czy otwarte struktury będą zdolne do unoszenia się na wodzie. To może mieć znaczenie nie tylko dla tytanu, lecz również dla projektowania innych zaawansowanych materiałów o strukturze przestrzennej.
Źródło: Advanced Materials
