Stop metali i krzem dały materiał, który po skruszeniu i podgrzaniu wraca do oryginalnego kształtu

Pu Zhang i jego koledzy z Binghamton University stworzyli sieć krystaliczną z płynnego metalu, która po zniszczeniu a następnie podgrzaniu powraca do oryginalnego kształtu. Metal utrzymywany jest przez krzemową skorupę i może znaleźć zastosowanie w robotyce, elektronice czy przemyśle kosmicznym. Na myśl przychodzi też od razu robot T-1000 z Terminatora 2.
Niezwykła konstrukcja powstała ze specjalnej mieszaniny bizmutu, indu i cyny, zwanej stopem Fieldsa.

Stop taki ma wiele niezwykłych właściwości, np. jego temperatura topnienia wynosi zaledwie 62 stopnie Celsjusza. Oznacza to, że topi się on pod wpływem gorącej wody. Stop Fieldsa już jest stosowany np. jako chłodziwo w zaawansowanych reaktorach atomowych.

Zhang i jego zespół wykorzystali złożony proces produkcyjny, składający się m.in. z druku 3D, odlewania w próżni czy nakładanie powłok ochronnych, w celu połączenia stopu z krzemową skorupą. To właśnie ta skorupa pozwala sieci krystalicznej stopu na zapamiętanie kształtu i powrót do niego po ogrzaniu.

Bez skorupy całość nie zadziała. Metal sobie popłynie. To ten krzemowy szkielet kontroluje kształt i integralność całości, mówi Zhang.

Stop Fieldsa jest niezwykle wytrzymały i stabilny oraz znacznie sztywniejszy niż większość polimerów zapamiętujących kształt. Główną zaletą wynalazku Zhanga jest możliwość skruszenia materiału np. na czas transportu czy przechowywania, a później, po ogrzaniu, jego powrót do oryginalnego kształtu. Badacze mówią, że świetnie sprawdzi się on np. podczas misji kosmicznych. Można będzie robić z niego czasze anten czy elementy dużych struktur, które na czas transportu np. na Księżyc zostaną ciasno upakowane, a na miejscu łatwo odzyskają oryginalny kształt.

Materiał taki przyda się też do budowy poduszek amortyzujących lądowanie pojazdu kosmicznego, gdyż podczas kruszenia absorbuje duże ilości energii. Takie poduszki zwykle tworzone są z aluminium lub stali. Po wylądowaniu na Księżycu poduszka amortyzuje pojazd, absorbuje energię i się odkształca. I to koniec. Może być użyta tylko raz, zauważą Zhang. Tymczasem jego wynalazek jest wielokrotnego użytku. Używając stopu Fieldsa w r roku poduszki możemy odkształcić czy skruszyć metal podczas lądowania, a później go podgrzać i odzyskać oryginalny kształt, dodaje uczony.

Carmel Majidi, inzynier z Carnegie Mellon University przypomina, że rośnie zainteresowanie maszynami i strukturami, które mogą zmieniać kształt, sztywność czy odporność na obciążenia. Tego typu struktury i urządzenia znajdą zastosowanie w robotach naśladujących organizmy żywe, ubieralnych systemach komputerowych dostosowujących się do ruchu ciała czy egzoszkieletach. Praca Zhanga to wspaniały przykład, pokazujący, że do tego celu można wykorzystać metale o niskiej temperaturze topnienia.

Wynalazek grupy Zhanga opisano w artykule Multifunctional liquid metal lattice materials through hybrid design and manufacturing.

stop Fieldsa krzem odkształcenie skruszenie pamięć kształtu