Slika, iznad, metalne rešetke koja sjedi na glavi maslačka bez ometanja jednog pernatog nastavka, može izgledati Photoshopped. Ali nije. Prava je fotografija jednog od zanimljivijih događaja u novijoj znanosti o materijalima - metalne „mikro rešetke“ koja je 100 puta lakša od stiropora.
"To je u osnovi 99, 9 posto zraka", kaže Sophia Yang, istraživačica u HRL Laboratories, gdje je mikro rešetka izumljena.
Znanstvenici započinju s polimernom strukturom da bi napravili mikro rešetku od metala. Ta se struktura stvara svjetlošću ultraljubičastog (UV) svjetla kroz filter na tekući polimer. Proces tvori očvrsnutu 3D strukturu gotovo trenutno. Ovisno o kemijskoj boji polimera, rezultirajuća struktura može biti meka ili kruta, lagana ili teška. Ove mikro-rešetkaste strukture imaju različite mogućnosti korištenja - mekana polimerna mikro rešetka može biti korisna, na primjer, za stvaranje udobnih, ali izuzetno zaštitnih biciklističkih kaciga.
"Osjeća se gotovo poput memorijske pjene", kaže Yang.
Da biste stvorili metalnu strukturu na slici maslačka, polimerna struktura obložena je izuzetno tankim slojem nikla - debljine oko 100 nanometara ili 1000 puta tanjim od ljudske dlake. Tada se upotrebljava kemijski spoj za otapanje polimera unutar nikla. Rezultat je niz šupljih cijevi.
Struktura oponaša sastav kostiju, koje su izvana krute, ali iznutra uglavnom šuplje.
Istraživači na HRL-u rade na mikro rešetki od 2007. godine, kada je prvi put kreiran postupak stvaranja polimerne mikro rešetke. Yang i drugi od tada rade na povećanju proizvoda - prvi komad polimerne mikro rešetke bio je oko 1 inč na 1 inč, dok su novije strukture dugačke čak 5 stopa - i razvile su dodatne procese, poput metalnih obloga,
Kako su HRL u zajedničkom vlasništvu Boeinga i General Motorsa, istraživači su se usredotočili na zrakoplovne i automobilske aplikacije za mikro rešetke. Jang kaže da bi jedna od najperspektivnijih potencijalnih primjena mogla biti u zrakoplovstvu, gdje bi se od ultra lakih metalnih rešetki mogli izrađivati različiti dijelovi konstrukcije zrakoplova. To bi mogao biti bilo koji dio aviona koji "treba biti lagan, a opet konstruktivno izdržati opterećenje", kaže Yang.
To uključuje pod, strop, zračne zidove, zidove zahoda i još mnogo toga. Ove se građevine obično izrađuju od sendvič ploča saća, čvrstih listova materijala koji "šunjaju" šuplje šesterokutne stupove koji nalikuju saću. Sandwich ploče sa satom široko se koriste zbog svoje snage i lagane prirode. Ali metalna mikro rešetka je daleko lakša. Zamjena sendvič ploča saća sa mikro rešetkom mogla bi zrakoplove učiniti znatno lakšim, što znači da će im trebati manje goriva. To ima velike ekološke prednosti kao i ekonomske. Isti se princip mogao primijeniti na automobile, pa čak i na svemirske brodove - HRL je nedavno prisutan kako bi radio s NASA-om na sljedećoj generaciji svemirskog lansiranja, izrađujući ultra lagane ploče za trup vozila. Istraživači procjenjuju da bi njihovi materijali mogli smanjiti težinu vozila za čak 40 posto.
"Lagani i multifunkcionalni materijali i strukture jedno su od NASA-inog najvišeg fokusnog područja koje mogu imati najveći utjecaj na buduće NASA-ine misije u istraživanju ljudi i robota", rekao je Steve Jurczyk, administrator NASA-ine Direkcije za svemirsku misiju, u NASA-inoj izjavi za medije. "Ove napredne tehnologije potrebne su nam da bismo mogli istraživati jači, ali lakši, svemirski brod i komponente dok istražujemo asteroid i na kraju Mars."
Puno dalje na putu, metalna mikro rešetka mogla bi imati medicinsku upotrebu. Yang cijevi mogu se koristiti kao umjetna pluća, kaže Yang.
Disanje istim materijalom koji se koristio za izgradnju raketnih brodova: sada to živi u budućnosti.
