התמונה, למעלה, של רשת מתכת היושבת על ראש שן הארי בלי להפריע לציצית נוצית אחת עשויה להיראות פוטושופית. אבל זה לא. זהו תצלום אמיתי של אחד ההתפתחויות היותר מעניינות במדע החומרים האחרונים - "מיקרו-סוגר" מתכת, שקל פי מאה מקצפת.
"זה בעצם 99.9 אחוז אוויר, " אומרת סופיה יאנג, חוקרת במעבדות HRL, שם הומצאה המיקרו-קטע.
כדי להכין את המיקרו-מתכת, מדענים מתחילים במבנה פולימרי. מבנה זה נוצר על ידי הזרקת אור אולטרה סגול (UV) דרך פילטר על גבי פולימר נוזלי. התהליך יוצר מבנה תלת מימדי מוקשה כמעט באופן מיידי. בהתאם למרכיב הכימי של הפולימר, המבנה המתקבל יכול להיות רך או קשיח, קל או כבד. למבני המיקרו-סוגים יש מגוון של שימושים פוטנציאליים בעצמם - מיקרו-סוגר פולימר רך עשוי להיות שימושי ליצירת קסדות אופניים נוחות אך מגנות במיוחד, למשל.
"זה מרגיש כמעט כמו קצף זיכרון, " אומר יאנג.
כדי ליצור את מבנה המתכת בתמונת שן הארי, מבנה פולימר מצופה בשכבה ניקל דקה במיוחד - בעובי של כ- 100 ננומטר, או פי אלף יותר משיער אנושי. ואז משתמשים בתרכובת כימית להמסת הפולימר בתוך הניקל. התוצאה היא סדרה של צינורות חלולים.
המבנה מחקה את הרכב העצמות, הנוקשות מבחוץ אך בעיקר חלולות מבפנים.
חוקרים ב- HRL עובדים על המיקרו-קטלוג מאז 2007, אז נוצר לראשונה התהליך ליצירת המיקרו-מרחב הפולימרי. יאנג ואחרים פועלים מאז לגודל המוצר - החלק הראשון של המיקרו-סוגר פולימרים היה בערך 1 ס"מ על 1 ס"מ, בעוד מבנים עדכניים יותר היו לאורך מטר וחצי - ומפתחים תהליכים נוספים, כמו ציפוי המתכת. .
מכיוון ש- HRL נמצאת בבעלות משותפת של בואינג וג'נרל מוטורס, החוקרים התמקדו ביישומי תעופה וחלליים למיקרוסקופ. אחד השימושים הפוטנציאליים המבטיחים ביותר יכול להיות בתעופה, אומר יאנג, שם ניתן היה לבנות חלקים שונים במבנה המטוס ממיקרו המתכת הקלה במיוחד. זה יכול להיות כל חלק במטוס ש"צריך להיות קל משקל ועם זאת לעמוד בצורה מבנית בעומס ", אומר יאנג.
זה כולל רצפת המטוס, התקרה, קירות המטבח, קירות השירותים ועוד. מבנים אלה עשויים בדרך כלל מלוחות כריך של חלת דבש, יריעות מוצקות של חומר "כריך" עמודים משושים חלולים הדומים לחלת דבש. לוחות סנדוויץ 'חלת דבש נמצאים בשימוש נרחב בזכות חוזקם ואופיים הקל. אבל מיקרו-מתכת הוא הרבה יותר קל. החלפת לוחות סנדוויץ 'חלת דבש במיקרוגל יכול להקל על המטוסים בצורה משמעותית, מה שאומר שהם יצטרכו פחות דלק. יש לכך יתרונות סביבתיים גדולים כמו כלכליים. אותו עיקרון יכול היה לחול על מכוניות ואפילו על חלליות - לאחרונה הוחל HRL לעבודה עם נאס"א על הדור הבא של רכב השיגור לחלל, תוך ייצור לוחות קלים במיוחד עבור גוף המטוס של הרכב. החוקרים מעריכים כי החומרים שלהם עלולים להפחית את משקל הרכב בכ- 40 אחוזים.
סטיב יורצ'יק, מנהל מערכת מטעם נציגות החלל בטכנולוגיית החלל של נאס"א, בהודעה לעיתונות של נאס"א, אמר סטיב יורצ'יק, "חומרים ומבנים קלים ומשתנים רב-פונקציונליים הם אחד מתחומי המיקוד המובילים של נאס"א המסוגלים להשפיע ביותר על משימות עתידיות של נאס"א. "טכנולוגיות מתקדמות אלה נחוצות לנו בכדי שנוכל לשגר חלליות ורכיבים חזקים ועם זאת קלים יותר כשאנו נראים לחקור אסטרואיד ובסופו של דבר מאדים."
הרבה יותר בהמשך הדרך, מיקרו-מתכת יכול להיות בעל שימושים רפואיים. לצינורות הזעירים יש פוטנציאל לשימוש כריאה מלאכותית, אומר יאנג.
נושם דרך אותו חומר ששימש לבניית ספינות טילים: עכשיו זה חי בעתיד.
