To, co se vědcům z Pennsylvánské univerzity, University of Illinois a University of Cambridge podařilo udělat, vyniká v obecném řádku tím, že proces vytváření strukturovaného materiálu byl řízen na úrovni jednotlivých atomů. V důsledku toho byl získán nový materiál nazvaný „kovové dřevo“, který je silnější než titan, ale pětkrát lehčí než nikl, ze kterého je skutečně vyroben.
Fráze „silnější než titan“je jistě klišé, ale v tomto případě je to nejčistší pravda.
I když titan sám o sobě by mohl být 10krát silnější, kdyby jeho struktura byla ideální. Tajemství síly nového materiálu je vidět v obyčejných lesích. Čistá celulóza, která je sama o sobě měkkým materiálem, získává poměrně vysokou pevnost, když se formuje do struktury dřeva. A některé z typů umělých celulózových materiálů jsou co do síly srovnatelné s nejhorší ocelí.
Mimochodem, vědci, kteří vytvořili „kovový strom“, nesledovali cíl vytvořit tento konkrétní materiál, během svého výzkumu hledali a zpracovávali nové metody vytváření kovové porézní struktury připomínající strukturu dřeva. V minulosti bylo k dosažení tohoto účinku používáno pěnění roztaveným kovem nebo 3D tisk, který poskytuje přesnost několika set nanometrů. Obě metody však mají své nevýhody, napěněním je velmi obtížné dosáhnout rovnoměrného rozdělení hustoty materiálu a proces 3D tisku je pro použití v průmyslové výrobě extrémně pomalý.
Podle předchozích studií hraje zmenšení velikosti jeho strukturálních jednotek klíčovou roli při zvyšování pevnosti materiálu. Vědci se toho podařilo dosáhnout pomocí plastových nanočástic o velikosti několika desítek nanometrů, rovnoměrně smíchaných ve vodě. Když se voda vypařuje, jsou tyto sférické částice uspořádány ve formě geometricky pravidelné struktury, po které je na jejich povrchu galvanicky nanesena vrstva niklu, která postupně vyplňuje celý prostor mezi částicemi. Poté se plast odstraní rozpuštěním a zůstane síťka nejjemnějších kovových můstků. Faktor vyplnění prostoru kovem nepřesahuje 30 procent, zbývajících 70 procent padá na dutinu a to je dost, aby výsledný materiál měl hustotu, která mu umožňuje vznášet se na hladině vody.
Až donedávna se vědcům podařilo vytvořit vzorky „kovového dřeva“ve formě fólie o rozloze asi jeden centimetr čtvereční. A samotný proces vytváření takového materiálu je nesmírně drahý. Další výzkum je však zaměřen na zlevnění materiálu zvýšením objemu výroby. Paralelně s tím vědci zkoumají vlastnosti „kovového dřeva“a jeho chování pod vlivem extrémního mechanického namáhání.
Propagační video:
Dalším zajímavým potenciálem této technologie je to, že prázdný prostor v kovové konstrukci může být vyplněn jiným materiálem. Kovová struktura naplněná kapalným nebo pevným elektrolytem se může přirozeně stát prvkem velmi velké akumulační baterie, která může napájet zařízení, ve kterém je postavena, po velmi dlouhou dobu.