«Металлическая древесина» из никеля оказалась прочнее и легче титана — Naked Science
29.01.2019
4 минуты
Редакция
4
465

«Металлическая древесина» из никеля оказалась прочнее и легче титана

Предложена технология получения металлических структур с нанопорами, отличающихся невероятной легкостью, прочностью и способных выполнять дополнительные функции.

mwood0

Для изготовления самых ответственных и прочных конструкций инженеры часто обращаются к титану, который в разы прочнее стали и при этом легче нее. Эти характеристики во многом определяются кристаллической структурой металла. Управляя ею, можно получить новые материалы, которые будут демонстрировать еще более впечатляющие характеристики. Это продемонстрировали американские разработчики, статья которых опубликована в журнале Scientific Reports.

 

Профессор Джеймс Пикуль (James Pikul) и его коллеги использовали образец обыкновенного мягкого никеля, создав в нем массу наноразмерных пор. Они сделали материал таким же прочным, как титан, но еще более легким — легче воды. Теоретически эти поры также можно заполнять другим вязким материалом, придавая структуре нужные дополнительные свойства: например, способность накапливать энергию.

 

«Мы называем это “металлическим деревом” не только благодаря его плотности, которая примерно сравнима с древесиной, но и благодаря его “клеточной” природе, — говорит профессор Пикуль. — Взгляните на фрагмент дерева, что вы увидите? Какие-то части толстые и плотные, они созданы, чтобы удерживать структуру. Какие-то части пористые и созданы для выполнения особых биологических функций, таких как транспорт. <…> Наша структура аналогична».

 

Чтобы получить ее, ученые использовали взвесь пластиковых сфер диаметром в несколько сотен нанометров. По мере того как вода испарялась, они оседали ровными рядами, наподобие аккуратно уложенных пушечных ядер. На них напыляли никель, после чего пластик растворяли, получая металлическую структуру, на 70 процентов объема состоящую из воздушных пор. При размерах никелевых структур порядка 16 нанометров прочность материала составила 800 МПа, в несколько раз превосходя показатели обычного цельного никеля. Меняя геометрию и величину структурных элементов, а также размеры пор, эти свойства можно варьировать в пределах от 90 до 880 МПа, а плотность — от 880 до 14500 кг/м3.

 

Авторы отмечают, что, в отличие от титана, все компоненты, необходимые для получения таких сверхпрочных структур, недорогие и достаточно широко распространены. Однако до сих пор отсутствуют технологии и техника для их производства в промышленных масштабах, нет и методов получения крупных образцов. Именно этими проблемами исследователи планируют заняться на следующем этапе работы.

Позавчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Позавчера, 11:41
7 минут
Мария Азарова

Ученые проследили эволюцию небольших придонных Hemiscyllium, которые любят прогуливаться по рифам и пескам и стали отдельным видом девять миллионов лет назад.

Позавчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

John Rogovsky
02.02.2019
-
0
+
Плотность никеля 8,902 г/см3. Как при такой плотности у сплошного металла можно получить плотность "до 14500 кг/м3" у пористого материала?
владимир сергеев
31.01.2019
-
0
+
Паршиво когда статьи пишут не профессионалы. "часто обращаются к титану, который в разы прочнее стали и при этом легче нее". Не может титан быть прочнее стали, поскольку у него меньше модуль упругости. Достоинство титана не его прочность , а удельная прочность - отношение прочности к плотности
ulogin_vkontakte_175970296
31.01.2019
-
0
+
гиперлупу очередную отгрохали, вот малаца. Бюджет-то хоть нормально попилили?
ulogin_facebook_1094810243908151
30.01.2019
-
0
+
Так то оно конечно так. Но. Титан очень ненадёжный металл. Его очень сложно защитить от водорода, который разрушает титан. очень много было аварий из-за потери прочности титана.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: