Ülaltoodud pilt võilille peas istuvast metallvõrest, ilma et see segaks ühte sulgjat tutti, võib Photoshopped välja näha. Kuid see pole nii. See on tõeline foto ühest viimase aja materjaliteaduse huvitavamast arengust - metallist “mikrotass”, mis on 100 korda kergem kui vahtpolüstürool.
"See on põhimõtteliselt 99, 9 protsenti õhk, " ütleb HRLi laborite uurija Sophia Yang, kus leiutati mikrovõre.
Metallist mikrovõre valmistamiseks alustavad teadlased polümeerstruktuuriga. See struktuur luuakse ultraviolettkiirguse (UV) valguse läbi filtri kaudu vedelale polümeerile paistades. Protsess moodustab peaaegu koheselt kivistunud 3D-struktuuri. Sõltuvalt polümeeri keemilisest koostisest võib saadud struktuur olla pehme või jäik, kerge või raske. Nendel mikrovõrestruktuuridel on mitmesuguseid potentsiaalseid kasutusvõimalusi - pehmest polümeerist mikrolõngad võivad olla kasulikud näiteks mugavate, kuid eriti kaitsvate rattakiivrite loomisel.
"See on peaaegu nagu mäluvaht, " ütleb Yang.
Võilillepildil metallkonstruktsiooni loomiseks on polümeerkonstruktsioon kaetud äärmiselt õhukese niklikihiga - umbes 100 nanomeetri paksune ehk 1000 korda õhem kui inimese juuksed. Seejärel kasutatakse polümeeri nikli lahustamiseks keemilist ühendit. Tulemuseks on õõnestorude seeria.
Konstruktsioon jäljendab luude koostist, mis on väljast jäigad, kuid seest enamasti õõnsad.
HRL-i teadlased on mikrotasandi kallal töötanud alates 2007. aastast, kui esmakordselt loodi polümeeri mikrovõre loomise protsess. Yang ja teised on sellest ajast alates töötanud toote mõõtmete suurendamise nimel - esimene polümeeri mikrolõnga tükk oli umbes 1 tolli kuni 1 tolli, samal ajal kui hilisemad struktuurid on olnud kuni 5 jalga - ja arendavad täiendavaid protsesse, näiteks metalli pindamist .
Kuna HRL kuulub Boeingule ja General Motorsile ühiselt, on teadlased keskendunud kosmose- ja autotööstuses kasutatavatele mikrolõikude rakendustele. Üks paljulubavamaid potentsiaalseid kasutusvõimalusi võiks olla lennunduses, Yang leiab, et lennuki konstruktsiooni erinevad osad saaks ehitada ülikergete metallide mikrolõrest. See võib olla lennuki mis tahes osa, mis peab olema kerge ja siiski konstruktsiooniliselt koormusele vastu pidama, "väidab Yang.
See hõlmab lennuki põrandat, lagi, kambüüsi seinu, tualettruumide seinu ja palju muud. Need konstruktsioonid on tavaliselt valmistatud kärgstruktuuriga võileivapaneelidest, tahketest materjalidest lehtedest, mis “kihistavad” õõnesid kuusnurkseid kolonne, mis meenutavad kärgstruktuuri. Kärgstruktuuri võileivapaneele kasutatakse laialdaselt nende tugevuse ja kerge loomuse tõttu. Kuid metallist mikrovõre on palju kergem. Kärgstruktuuri võileivapaneelide asendamine mikrotasanditega võib muuta lennukid oluliselt kergemaks, mis tähendab, et nad vajaksid vähem kütust. Sellel on nii olulised kui ka majanduslikud keskkonnaalased eelised. Sama põhimõtet võiks kohaldada autode ja isegi kosmoselaevade suhtes - hiljuti kasutati HRL-i, et teha NASA-ga koostööd kosmoseaparaatide järgmise põlvkonna tootmisel, valmistades sõiduki kere jaoks ülikergeid paneele. Teadlaste hinnangul võivad nende materjalid vähendada sõiduki kaalu 40 protsenti.
"Kerged ja multifunktsionaalsed materjalid ja konstruktsioonid on NASA üks peamisi fookusvaldkondi, millel on kõige suurem mõju NASA tulevastele missioonidele inimeste ja robotite uurimisel, " ütles NASA kosmosetehnoloogia missiooni direktoraadi administraator Steve Jurczyk NASA pressiteates. "Need arenenud tehnoloogiad on vajalikud selleks, et saaksime asteroidi ja lõpuks Marsi uurimiseks välja lasta tugevama, kuid samas kergema kosmoselaeva ja selle komponendid."
Palju kaugemal maanteel võib metallist mikrovõre olla meditsiiniliseks kasutuseks. Yang ütleb, et pisikesi torusid on võimalik kasutada kunstliku kopsuna.
Hingamine läbi sama materjali, mida kasutati raketilaevade ehitamisel: see on nüüd tulevikus elamine.
