Nový materiál s nanoarchitektúrou je 5× ľahší a 4× pevnejší ako oceľ

Vysokopevnostný, ľahký oxid kremičitý s nanoarchitektúrou, ktorý vytvoril tím výskumníkov pomocou štruktúry DNA a bezchybného skla, je teraz najpevnejším známym materiálom pri danej hustote. Podľa štúdie uverejnenej v časopise Cell Reports Physical Science je päťkrát ľahší a štyrikrát pevnejší ako oceľ. Vedci sa už dlho snažia zladiť ľahkosť a pevnosť materiálov. Podľa tímu tieto často vzájomne sa vylučujúce vlastnosti sa môžu úspešne spojiť vďaka štruktúre DNA a sklu. Možno je použitie skla v tejto súvislosti prekvapujúce.

Podľa vedcov z University of Connecticut, Columbia University a Brookhaven National Lab sklo, keď je bezchybné, v skutočnosti poskytuje ideálnu cestu k vytvoreniu nového typu materiálu. Napríklad železo znesie 7 ton tlaku na štvorcový centimeter. Centimeter kubický bezchybného skla však znesie až 10 ton tlaku. A keďže oceľ váži až 7,8 gramu na kubický centimeter, za túto pevnosť sa platí vysoká cena. To, že sklo je ľahko rozbitné, je v skutočnosti dôsledkom akýchkoľvek chýb prítomných v materiáli. Bezchybnosť je kľúčom k spojeniu ľahkosti a pevnosti.

Na vytvorenie bezchybného skla tím použil vzorku hrubú menej ako jeden mikrometer. Pri tejto hrúbke je sklo takmer vždy bezchybné a má oveľa menšiu hustotu ako iné kovy a keramika. Tím potom vytvoril mriežku DNA a pokryl ju materiálom podobným sklu s hrúbkou len niekoľko stoviek atómov. Pri pokrývaní reťazcov DNA zostal v častiach objemu materiálu prázdny priestor. Táto kostra DNA zvýšila pevnosť tenkého bezchybného povlaku skla a prázdne miesta ho urobili ľahším.

V štúdii sa uvádza, že koordinácia nanotenkých prvkov kremíka ponúka „účinnú stratégiu na výrobu nanoarchitektonických materiálov s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami“. Tím teraz používa rovnaký dizajn štruktúry DNA pri ďalšom vývoji materiálov, ale prešiel na silnejšiu karbidovú keramiku namiesto skla. Vedci budú takisto experimentovať s rôznymi štruktúrami DNA, aby zistili, vďaka ktorým je materiál najpevnejší.

Zdroj: popularmechanics.com.