Laserem vytištěná uhlíková nanomřížka snese srovnání s diamantem

TLDR: Poskládat uhlík do mřížky se osvědčilo nejen po teoretické, ale i praktické stránce. Podobné 3D tisknuté nanomřížky by mohly zvýšit pevnost materiálů zítřka. Studie tu.

Budoucnost je v karbonu

Materiály budoucnosti v různých sci-fárnách obvykle pramení z objevu nějakého zcela nového prvku s vlastnostmi nutnými pro tu či onu zápletku. Hvězdná brána měla naquadah, Avatar měl unobtanium, výčet by mohl pokračovat. Ale skutečné matroše zítřka nám nejspíše neunikaly, protože by na Zemi nebyly – ale spíše protože jsme je neuměli vyrobit.

Platí to nejenom třeba pro kovový vodík, ale i uhlík. Tým pod vedením Cameron Crooka z UC-Irvine totiž vyleštil strukturu uhlíku do zbrusu nové nanomřížky, která by v páce porazila i diamant! Tedy, tak trochu…

O nové uhlíkové nanostruktuře možná neslyšíte poprvé. Uhlíkové nanotrubice jsou zkoumány už několik desetiletí, a prorokové pokroku jim věští velkou budoucnost. Včetně možností, že bychom z nich jednou mohli stavět kosmický výtah! Uhlíkové nanotrubice však nemusejí být jediným matrošem, který platí za podobného svalouše. Irvinští vědátoři totiž přišli s podobným materiálem, který molekuly skládá do těsně postavených, do mřížky strukturovaných destiček, nikoli tubusů jako nanotrubice.

Jak ví asi každý, kdo se někdy pokoušel rozbít trubici vs. mřížku, druhá zmíněná struktura má typicky vyšší odolnost. Rovněž teorie naznačovala, že koncept irvinské nanomřížky může být odolnější než jiné podobné struktury. Crookovi lidé však nejenom sestavili digitální návrh nanostruktury, ale také ji následně reálně vyrobili a otestovali! Zjistili přitom, že jejich teorie nestojí na vodě, a mřížka si skutečně vede ve srovnání mechanických vlastností lépe!

Ale zase zřejmě ne tak dobře, jak jste možná v titulcích četli.

zdroj: Family Guy/Fox

Mírný pokrok…

Výsledky jsou fascinující tím spíše, že matroš překonal predikce pro takto porézní materiál. Dokonce se objevilo tvrzení, že je pevnější než diamant – ale to platí jenom v případě braní v potaz pevnost vůči hustotě. Nový matroš je tak reálně méně pevný než diamant, ale je podstatně poréznější, a tudíž i lehčí, snáze produkovatelnější a nejspíše i správně třídí odpad! A to vše se rozhodně hodí.

Superpevnou strukturou ale novinka jako ze světa sci-fi nekončí! Jak tuhle srandu totiž vytvoříte? S pomocí laserového 3D tisku! Dvoufotonová polymerizace tekutého polymeru vypadá nejenom trochu jako replikátor ze Star Treku, ale rovněž zvládá spojovat dohromady struktury pod rozlišovací schopností lidského oka. Nakonec je matroš i vyžíhán při 900 °C po jednu hodinu. Jednou z cest, jak pevnost struktury zvýšit, bylo i zahrnutí malých dírek, které mohly být použity k odstranění přebytečné pryskyřice z 3D tisku.

Zmíněná poréznost není výhodná jenom pro házení machra o půl třetí v nonstopu – panuje idea, že by z podobných struktur mohly vznikat trupy budoucích letadel, raket nebo třeba komponenty budov. Jasně, obdobné vize se objevují co pár měsíců. A skutek stále utek. Jak už to ale chodí, teprve postupné pilování přivádí nápady do praxe. V tomto ohledu je důležité, že Irving představil nejenom fajn matroš, ale díky světelnému tisku je relativně snadnou metodu jeho produkce!

3D tisk plastu, Rice University
3D tisk plastu, zdroj: Rice University

O fous dál

(Nanomřížky nejsou ve světě materiálových fyziků nikterak nové, vloni na podzim jsem ostatně psal o podobné struktuře testující neprůstřelnost materiálů. Tehdy se ukázalo, že nanostruktury můžou i v případě „zvětšení“ do klasických makrostruktur mít některé výjimečné (či spíše „nadprůměrné“) vlastnosti. Možná, že i irvinská mřížka by tak mohla jednou inspirovat nejen mikrostruktury, ale i stavby kolem vás samotných!)

Nanomřížka uhlíku by tak mohla napomoct přinést svět jako ze sci-fáren v různých ohledech. Podobné srandy nám ale doposud neunikaly kvůli tomu, že bychom si na Zemi uhlíku zatím vůbec nevšimli – ale jenom kvůli tomu, že vyřezat laserem z tekutého polymeru konstrukci titěrnou jako piha… je zkrátka kapku složité!

[Ladislav Loukota]

O světelném tisku taky naposledy v nedávném týdnu ve vědě:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama