Ultralekki materiał - Ultralight material

Ultralekkie materiały są ciałami stałymi o gęstości mniejszej niż 10 mg / cm 3 , w tym krzemionkowe aerożele , nanorurek węglowych aerożeli, aerografit , pianek metalicznych , pianek polimerowych , a microlattices metalowych . Gęstość powietrza wynosi około 1,275 mg / cm 3 , co oznacza, że powietrze w porach ma znaczący wpływ na gęstość tych materiałów w warunkach atmosferycznych. Można je sklasyfikować według metody produkcji jako aerożele, pianki stochastyczne i strukturyzowane materiały komórkowe.

Nieruchomości

Materiały ultralekkie to ciała stałe o gęstości mniejszej niż 10 mg / cm 3 . Ultralekki materiał charakteryzuje się układem komórkowym oraz sztywnością i wytrzymałością, które składają się na jego stały składnik. Są to aerożele krzemionkowe, aerożele z nanorurek węglowych, grafit aero , pianki metaliczne, pianki polimerowe i metaliczne mikrosiateczki. Ultralekkie materiały są produkowane tak, aby miały wytrzymałość właściwości masowych w mikrozmiarach. Ponadto są zaprojektowane tak, aby nie ściskały się nawet pod ekstremalnym ciśnieniem, co pokazuje, że są sztywne i mocne.

Ultralekki materiał ma również właściwości elastyczne. Niektóre ultralekkie materiały są zaprojektowane z większą liczbą porów, aby umożliwić lepsze przenoszenie ciepła przez strukturę, co jest potrzebne w przypadku wielu materiałów, takich jak na przykład rury. W eksperymentach z kompresją ultralekkie materiały prawie zawsze wykazują całkowite wyleczenie po odkształceniach przekraczających 50%.

Aplikacje

Ultralekkie pianki są wytwarzane przez połączone trójwymiarowo puste rurki na poziomie mikrometrów i nanometrów. Pianki te służą do szybkiego i selektywnego wchłaniania olejów z powierzchni wody znajdujących się pod polem magnetycznym . Pianka może wchłonąć 100-krotność własnego ciężaru. Kanapki z okładziną ze sklejki to izolatory termiczne wykonane z płyt pilśniowych o niskiej gęstości z wnętrzem z ultralekkiej pianki. Warstwa warstwowa z okładziną ze sklejki zapewnia właściwości izolacyjne lepsze od tych bez właściwości ultralekkich.

Możliwe zaliczki

W przyszłości części masywnych mostów mogą być wykonane z bardzo mocnego, lekkiego materiału. Te mosty byłyby również izolowane od ciepła i zimna. Naukowcy z MIT pracowali nad stworzeniem materiału, który jest tak mocny jak stal, ale ma gęstość plastikowej torby. Największą przeszkodą w wytwarzaniu tego materiału jest brak przemysłowej zdolności produkcyjnej do ich wytwarzania.

Ultralekki materiał jest stale poddawany ściskaniu i przypadkowym uszkodzeniom fizycznym lub nadużyciom podczas praktycznych zastosowań. Niedawne postępy w ultralekkiej konstrukcji magnetycznej umożliwiły strukturom wykonanym z lekkiego materiału samonaprawianie ich struktury, gdy jest ona zagrożona. Ultralekkie materiały są zdolne do gojenia dzięki indukowanej pH koordynacji między żelazem i związkami katecholicznymi .

Przykłady

Aerożel

Główny artykuł: aerożel

Pierwszy ultralekki materiał, aerożel, został po raz pierwszy stworzony przez Samuela Stephensa Kistlera w 1931 roku.

Pianka stochastyczna

Przykładami pianek stochastycznych są pianki grafenowe i pianki grafitowe.

Strukturyzowane materiały komórkowe

Strukturalne materiały komórkowe mogą być niezwykle wytrzymałe pomimo bardzo małej gęstości.

Odwracalnie składane komórkowe materiały kompozytowe umożliwiają dostosowanie właściwości materiałów kompozytowych do idealnego liniowego systemu skalowania sztywności właściwej. Wykorzystując mikrostereolitografię projekcyjną, mikrosiateczki oktetu zostały również wykonane z polimerów, metali i ceramiki.

Konstrukcja kratownic o wysokiej wydajności sprawia, że ​​poszczególne rozpórki tworzące materiał nie ulegają zgięciu. Materiały są zatem wyjątkowo sztywne i mocne jak na swoją wagę.

Bibliografia

Bibliografia