Ce que les scientifiques de l'Université de Pennsylvanie, de l'Université de l'Illinois et de l'Université de Cambridge ont réussi à faire se démarque de la ligne générale en ce que le processus de création d'un matériau structuré était contrôlé au niveau des atomes individuels. Et en conséquence, un nouveau matériau a été obtenu, appelé «bois métallique», qui est plus résistant que le titane, mais cinq fois plus léger que le nickel, à partir duquel il est en fait fabriqué.
L'expression «plus fort que le titane» est certainement un cliché, mais dans ce cas, c'est la vérité la plus pure.
Bien que le titane lui-même puisse être 10 fois plus résistant, si sa structure était idéale. Le secret de la résistance du nouveau matériau peut être vu dans les bois ordinaires. La cellulose pure, qui est elle-même un matériau souple, acquiert une résistance assez élevée lorsqu'elle est formée dans une structure en bois. Et certains types de matériaux cellulosiques artificiels sont comparables en termes de résistance à l'acier qui n'est pas le pire.
D'ailleurs, les scientifiques qui ont créé «l'arbre métallique» n'ont pas poursuivi l'objectif de créer ce matériau particulier, au cours de leurs recherches, ils cherchaient et développaient de nouvelles méthodes pour créer une structure poreuse métallique ressemblant à la structure du bois. Dans le passé, la mousse de métal fondu ou l'impression 3D a été utilisée pour obtenir cet effet, offrant une précision de plusieurs centaines de nanomètres. Cependant, les deux méthodes ont leurs inconvénients, par moussage, il est très difficile d'obtenir une répartition uniforme de la densité du matériau, et le processus d'impression 3D est extrêmement lent pour une utilisation en production industrielle.
Selon des études antérieures, la réduction de la taille de ses unités structurelles joue un rôle clé dans l'augmentation de la résistance d'un matériau. Les chercheurs ont réussi à atteindre cet objectif en utilisant des nanoparticules de plastique, de plusieurs dizaines de nanomètres, uniformément mélangées dans de l'eau. Lorsque l'eau s'évapore, ces particules sphériques sont ordonnées sous la forme d'une structure géométriquement régulière, après quoi une couche de nickel est déposée galvaniquement sur leur surface, qui remplit progressivement tout l'espace entre les particules. Après cela, le plastique est éliminé par dissolution et un maillage des ponts métalliques les plus fins reste. Le facteur de remplissage de l'espace avec du métal ne dépasse pas 30%, les 70% restants tombent dans le vide, et cela suffit pour que le matériau résultant ait une densité lui permettant de flotter à la surface de l'eau.
Jusqu'à récemment, les scientifiques ont réussi à créer des échantillons de "bois métallique" sous forme de feuille, d'une superficie d'environ un centimètre carré. Et le processus même de création d'un tel matériau est extrêmement coûteux. Cependant, des recherches supplémentaires visent à rendre le matériau moins cher en augmentant les volumes de production. Parallèlement, les scientifiques étudient les propriétés du «bois métallique» et son comportement sous l'influence de contraintes mécaniques extrêmes.
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Un autre potentiel intéressant de cette technologie est que l'espace vide dans la structure métallique peut être rempli d'un autre matériau. Bien entendu, une structure métallique remplie d'un électrolyte liquide ou solide peut devenir un élément d'une très grande batterie de stockage pouvant alimenter pendant très longtemps le dispositif dans lequel elle est construite.
