Исследователи из университета Калифорнии в Ирвине и Калифорнийского технологического института, объединив свои усилия в одном научном центре, получили из металла материал в сотню раз легче пенопласта и даже невесомее пуха, сообщает журнал Science.

В начале 2011 года специалисты признали самым легким аэрогель, состоящий из многослойных углеродных нанотрубок. Его плотность — 4 мг/ см3. И вот новый рекорд. Плотность вещества, которое еще не имеет названия, — всего 0,9 мг/см3! Но главное даже не в абсолютном показателе, полагает доктор Тобиас Шедлер из исследовательского центра HRL Laboratories (США). Он и его коллеги предложили новый способ получения очень легких материалов с неожиданными свойствами.

Многие материалы с ультранизкой плотностью получаются на основе углеродных нанотрубок и металлической пены. Но это случайные структуры, пояснил Шедлер. Новая структура состоит из правильно, регулярно расположенных, пересекающихся металлических трубок микроскопических размеров.

Подыскивая наглядный пример, исследователь сравнил свое детище с… Эйфелевой башней. Высокую жесткость при относительной легкости ей обеспечила строго продуманная конструкция. «Почему бы не применить достижения архитекторов больших строений к материаловедению?» — рассуждает ученый. Он надеется, что его изобретение приведет к появлению нового подхода к созданию наноструктур, которые позволят получать материалы со свойствами, сильно отличающимися от свойств элементов периодической таблицы.

Сложность создания нового материала заключалась в том, чтобы создать решетку из взаимосвязанных пустотелых трубок, имеющих толщину стенки около 100 нанометров, — рассказал Уильям Картер, руководитель группы конструкционных материалов HRL Laboratories. Трубки соединены между собой в узлах решетки.

А сам материал изготавливается путем нанесения никель-фосфорного покрытия на аккуратно подготовленную полимерную микрорешетку. Получается ажурная, легкая, но при этом очень прочная конструкция.

При испытаниях новый материал проявил свойства, которых не ожидали даже его создатели. Будучи, по сути, металлом, он обладает особыми механическими свойствами. При надавливании на «сетку» трубки не ломаются, и конструкция, словно резиновая, возвращается к своей первоначальной форме даже после сжатия более чем на 50 %. К тому же материал способен хорошо поглощать энергию удара или вибраций.

Ученые создали новый материал по заказу Научно-исследовательского агентства Пентагона (DARPA) и подготовили несколько версий своей металлической микрорешетки. Вероятно, она найдет применение в качестве электродов аккумуляторных батарей, а также будет использована как амортизатор, защита от акустических волн и вибраций в аэрокосмической промышленности.

Структура сверхлегкого материала под микроскопом.