Slika zgoraj kovinske rešetke, ki sedi na glavi drevesa, ne da bi motila en sam pernat pramen, lahko izgleda Photoshopped. Ampak ni. To je resnična fotografija enega bolj zanimivih dogodkov v novejši znanosti o materialih - kovinske "mikro rešetke", ki je 100-krat lažja od stiropora.
"V bistvu gre za 99, 9 odstotka zraka, " pravi Sophia Yang, raziskovalka v laboratorijih HRL, kjer so izumili mikro rešetko.
Znanstveniki za izdelavo kovinskih mikro rešetk začnejo s polimerno strukturo. Ta struktura je ustvarjena s sijočo ultravijolično (UV) svetlobo skozi filter na tekoči polimer. Postopek skoraj v hipu tvori utrjeno 3D strukturo. Glede na kemično sestavo polimera je lahko nastala struktura mehka ali toga, lahka ali težka. Te strukture mikro rešetk imajo različne možnosti uporabe - mehka polimerna mikro rešetka je lahko koristna, na primer za ustvarjanje udobnih, a izjemno zaščitnih kolesarskih čelad.
"Počuti se skoraj kot spominska pena, " pravi Yang.
Da bi ustvarili kovinsko strukturo na sliki drevesa, je polimerna struktura prevlečena z izjemno tanko plastjo niklja - približno 100 nanometrov debelo ali 1000-krat tanjšo od človeške dlake. Nato uporabimo kemično spojino za raztapljanje polimera znotraj niklja. Rezultat je serija votlih cevi.
Struktura posnema sestavo kosti, ki so od zunaj toge, na notranji strani pa večinoma votle.
Raziskovalci na HRL se na mikro rešetki ukvarjajo od leta 2007, ko je bil prvič ustvarjen postopek za ustvarjanje polimerne mikro rešetke. Yang in drugi si od takrat prizadevajo za povečanje obsega izdelka - prvi kos polimerne mikro rešetke je bil približno 1 in 1 palčni, medtem ko so novejše strukture dolge 5 čevljev in razvile dodatne procese, kot je na primer obloga s kovino .
Ker so HRL v skupni lasti Boeing in General Motors, so se raziskovalci osredotočili na vesoljske in avtomobilske aplikacije za mikro rešetke. Yang pravi, da je ena najbolj obetavnih možnih uporab lahko letalstvo, kjer bi iz ultralahke kovinske mikro rešetke lahko zgradili različne dele strukture letala. To je lahko kateri koli del letala, ki "mora biti lahek in hkrati strukturno vzdržati obremenitev, " pravi Yang.
Sem spadajo ravnina tal, strop, stene galej, stranišča in še več. Te strukture so ponavadi izdelane iz sendvič plošč iz satja, trdnih listov materiala, ki "škropijo" votle šesterokotne stebre, ki spominjajo na satje. Sendvič plošče iz satja se pogosto uporabljajo zaradi svoje moči in lahke narave. Toda kovinska mikro rešetka je veliko lažja. Če zamenjate sendvič plošče s satjem z mikro rešetko, bi lahko bila letala bistveno lažja, kar pomeni, da bi potrebovali manj goriva. To ima velike okoljske in gospodarske prednosti. Isti princip bi lahko veljal za avtomobile in celo za vesoljske ladje - HRL je bil pred kratkim izbran za sodelovanje z NASA na naslednji generaciji vesoljskega lansirnega vozila, ki je izdelal ultralahke plošče za trup vozila. Raziskovalci ocenjujejo, da bi njihovi materiali lahko zmanjšali težo vozila za kar 40 odstotkov.
"Lahki in večnamenski materiali in strukture so eno od NASA-ino največjih fokusnih področij, ki lahko najbolj vplivajo na prihodnje NASA-ine misije pri raziskovanju ljudi in robotov, " je v NASA-jevem sporočilu za NASA povedal Steve Jurczyk, administrator Nasinega direktorata za vesoljsko tehnologijo. "Te napredne tehnologije so potrebne, da bomo lahko raziskovali asteroid in sčasoma tudi Mars lažje in lažje vesoljska plovila in komponente."
Kovinske mikro rešetke bi lahko daleč po cesti imeli medicinsko uporabo. Yang pravi, da imajo drobne cevke potencialno uporabiti kot umetna pljuča.
Dihanje po istem materialu, ki se uporablja za gradnjo raketnih ladij: zdaj je to življenje v prihodnosti.
