Bardziej niż folia aluminiowa

Naukowcy z całego świata nie ustają w poszukiwaniu lekkich, tanich w produkcji, a jednocześnie bardzo wytrzymałych materiałów. W ubiegłym roku akademicy z University of Michigan stworzyli wyjątkowo odporny materiał, jednak był on bardzo kruchy. Bardzo trudno jest go zdeformować, ale gdy już dojdzie do deformacji, materiał zaczyna pękać. Nieco później pracownicy MIT wyprodukowali z gliny i polimeru materiał, który był równie wytrzymały i nie pękał tak szybko.

Teraz Szwajcarzy pokazali, co potrafią. Profesor Ludwig Gauckler ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologicznego w Zurichu wyprodukował materiał pięciokrotnie bardziej wytrzymały od tego, co osiągnięto w MIT, który jest przy tym elastyczny. Cienka warstwa materiału jest równie wytrzymała jak folia aluminiowa, jednak można rozciągnąć ją o 25%. Tymczasem folia pęka już po 2-procentowym rozciągnięciu.

Nowy materiał może posłużyć do produkcji protez kości, implantów dentystycznych, lekkich i wytrzymałych samochodów czy samolotów. Może też zostać użyty do produkcji elastycznych urządzeń elektronicznych. Profesor Gauckler mówi, że świetnie zastąpi on szeroko wykorzystywane włókno szklane. W przemyśle przyda się jeszcze jedna jego właściwość – materiał może być przezroczysty.

Materiał uzyskano rozpuszczając płytki z tlenku aluminium w etanolu, a następnie napylając całość na powierzchnię wody. Płytki połączyły się tworząc jednolitą powierzchnię. Naukowcy zanurzyli w roztworze taflę szkła, przenosząc na nią aluminium. Później na wierzchu napylili chitosan – polimer otrzymywany z chityny.

Proces ten powtarzano tak długo, aż na tafli nie powstałą polimerowo-aluminiowa warstwa grubości kilkudziesięciu mikrometrów. Następnie zdjęto ją ze szkła za pomocą ostrza. Proces wytwarzania na pierwszy rzut oka wygląda na bardzo skomplikowany, jednak profesor Ilhan Aksay z Princeton University uważa, że łatwo będzie go zmodyfikować na potrzeby masowej produkcji.

Podobnie jak w innych badaniach nad materiałami, tak i tym razem za wzór posłużyła natura. Tym razem była to macica perłowa. Naukowców zainteresowały znajdujące się w niej płytki węglanu wapnia. Okazało się, że stosunek ich wielkości do grubości nie jest przypadkowa i ma ogromne znacznie przy zapewnieniu macicy odporności.

Profesor Gauckler informuje, że jego materiał wymaga jeszcze szeregu ulepszeń. Chciałby zwiększyć siłę wiązań pomiędzy aluminiowymi płytkami a polimerem oraz zastosować lepszy, bardziej wytrzymały polimer. Na razie jednak, jak twierdzi, „pokazaliśmy, że potrafimy wykonać niemal tak dobrą robotę, jak sama natura”.

aluminium polimer chitosan Ludwig Gauckler