A fenti ábra egy pitypang fején ülő fémrácsról, anélkül hogy egyetlen tündérfüst megzavarná, Photoshoppednak tűnik. De nem az. Ez egy igazi fénykép az egyik legérdekesebb fejleményről a legújabb anyagtudományban - egy fém „mikrorács”, amely százszor könnyebb, mint a habszivacs.
"Alapvetően 99, 9 százalékos levegő" - mondja Sophia Yang, a HRL Laboratories kutatója, ahol a mikrorácsot feltalálták.
A fém mikrorácsjának elkészítéséhez a tudósok egy polimer szerkezettel kezdik. Ezt a struktúrát az ultraibolya (UV) fény szűrőn át a folyékony polimerre ragyogásával hozzák létre. A folyamat szinte azonnal kikeményedett 3D-s struktúrát képez. A polimer kémiai összetételétől függően a kapott szerkezet lehet puha vagy merev, könnyű vagy nehéz. Ezeknek a mikrorácsos struktúráknak sokféle felhasználási lehetõsége van - egy lágy polimer mikrorács például hasznos lehet például kényelmes, de rendkívül védõ bukósisak létrehozásához.
"Szinte olyan, mint a memóriahab." - mondja Yang.
A pitypangképen a fémszerkezet kialakításához egy polimer szerkezetet rendkívül vékony nikkelréteggel borítanak be - körülbelül 100 nanométer vastag vagy 1000-szer vékonyabb, mint az emberi haj. Ezután kémiai vegyületet használunk a polimer feloldására a nikkelben. Az eredmény egy üreges csövek sorozata.
A szerkezet utánozza a csontok összetételét, amelyek kívülről meredek, de belül leginkább üregek.
A HRL kutatói 2007 óta dolgoznak a mikrorácson, amikor először megtörtént a polimer mikrorács létrehozásának folyamata. Yang és mások azóta a termék méretezésén dolgoznak - az első darab polimer mikrorács körülbelül 1 hüvelyk és 1 hüvelyk volt, míg a legújabb szerkezetek 5 láb hosszúak voltak - és további folyamatokat fejlesztenek ki, mint például a fémbevonat .
Mivel a HRL a Boeing és a General Motors együttes tulajdonában van, a kutatók a repülőgépiparban és az autóiparban alkalmazott mikrohálókra összpontosítottak. Az egyik legígéretesebb felhasználás a repülésben rejlik, mondja Yang, ahol a repülőgép szerkezetének különféle részeit lehet építeni az ultra könnyű fém mikrorácsból. Ez lehet a repülőgép bármely része, amelynek „könnyűnek kell lennie, és szerkezetileg még ellenállnia kell egy terhelésnek” - mondja Yang.
Ez magában foglalja a sík padlóját, mennyezetét, gályafalait, mosdófalait és még sok más. Ezek a szerkezetek jellemzően méhsejt szendvicspanelekből készülnek, szilárd anyaglapokból, amelyek „szendvics” üreges hatszögletű oszlopokat mutatnak, amelyek hasonlítanak a méhsejtre. A méhsejt szendvicspaneleket erősen és könnyű jellegük miatt széles körben használják. A fém mikrorácsa azonban sokkal könnyebb. A méhsejt szendvicspanelek mikrohálóval való cseréje jelentősen könnyebbé teheti a síkokat, azaz kevesebb üzemanyagra lenne szükség. Ennek jelentős környezeti és gazdasági előnyei vannak. Ugyanez az elv vonatkozhatna az autókra, sőt az űrhajókra is - a HRL-et nemrégiben megkérdezték, hogy a NASA-val együttműködve dolgozzanak az űrhajó következő generációjában, és a jármű törzsének ultravilágos paneleit gyártják. A kutatók becslése szerint anyaguk akár 40 százalékkal csökkentheti a jármű súlyát.
"A könnyű és multifunkcionális anyagok és struktúrák a NASA egyik legfontosabb fókuszpontja, amely képes a legnagyobb hatással lenni a NASA jövőbeli emberi és robotkutatási küldetéseire" - mondta a NASA sajtóközleményében Steve Jurczyk, a NASA Űrtechnológiai Misszió Igazgatóságának tisztviselője. "Ezeknek a fejlett technológiáknak szükségesek ahhoz, hogy erősebb, mégis könnyebb űrhajókat és alkatrészeket tudjunk elindítani, amikor egy aszteroida és végül a Mars felfedezésére törekszünk."
Sokkal tovább az úton, a fém mikrorácsoknak orvosi felhasználásuk lehet. Yang szerint az aprócsövek mesterséges tüdőként felhasználhatók.
Légzés ugyanazon az anyagon keresztül, amelyet rakétahajók építéséhez használtak: most ez a jövőben él.
