Никелевая микрорешётка поставила рекорд лёгкости

Самое низкоплотное в мире твёрдое тело отныне не кварцевый и даже не углеродный аэрогели, а металлическая конструкция, в которой пустоты занимают 99,99% объёма.

Исследователи из университета Калифорнии в Ирвине (UC Irvine), Калифорнийского технологического института (Caltech) и компании HRL Laboratories получили сложную пространственную структуру из никеля, которая по своей низкой плотности легко соперничает с любым твёрдым объектом. Достигнутый показатель – всего 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр.

Новый материал в десятки раз легче пенопласта, так что спокойно лежит на одуванчике, не тревожа его пух (фото Dan Little, HRL Laboratories).

Это меньше плотности воздуха при обычных условиях и, что примечательно, меньше, чем плотность любого известного аэрогеля (эти материалы до сих пор были самыми низкоплотными среди твёрдых объектов).

Необычную решётку авторы создали, используя строительные леса из фоточувствительного полимера. Из этого материала был сделан каркас, который затем покрыли тонким слоем металла. Далее полимер вытравили.

Осталась решётка из труб с толщиной стенок в 100 нанометров. Сами трубки соединяются между собой в узлах, формируя повторяющуюся структуру из звёздочек. Диаметр каждой такой трубки насчитывает несколько микрометров, длина – по нескольку миллиметров, а весь кусок материала в поперечнике занимает несколько сантиметров.

Крайне малое отношение толщины стенок трубок к их диаметру придало всей металлической конструкции высокую гибкость: она поглощает энергию удара столь же хорошо, как эластомеры, и способна полностью восстановить исходную форму при деформации в 50%.

Новинка может найти применение как каркас для катализаторов с большой площадью поверхности, лёгкий электрод для аккумуляторных батарей или упругий мат для поглощения ударов и вибраций.

(Детали работы — в статье в Science.)