Vliegtuigvleugels, golfclubs en andere lichtgewichtstructuren die ook sterk moeten zijn, zijn vaak gemaakt van titanium. Dat metaal is even sterk als staal, maar de dichtheid is twee keer lager.
Toch zou titanium nog veel sterker kunnen zijn, als er tijdens het productieproces op atomaire schaal geen ‘defecten’ in het kristalrooster slopen. Die defecten – wanordelijk gepositioneerde atomen, of ontbrekende atomen – zorgen ervoor dat er voor een bepaalde sterkte van het macroscopische materiaal méér gewicht nodig is.
Amerikaanse fysici¹ hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om bottom-up – dus atoom voor atoom – een materiaal op te bouwen. Ze deden dat niet met titanium-, maar met nikkelatomen. Door de atomen perfect te positioneren in het kristalrooster, en grote leegtes ertussen te voorzien (poriën), creëerden ze alvast op microscopische schaal een materiaal dat even sterk is als titanium, maar een factor vijf lichter.
Door de hoge porositeit doet het materiaal dat de fysici creëerden een beetje denken aan hout. Ook dat is sterk en is opgebouwd uit dichte lagen cellulose, afgewisseld met grote leegtes waarlangs het transport van water en nutriënten in bomen kan plaatsvinden.
Door de lage dichtheid verwachten de onderzoekers dat hun nikkelmateriaal ook blijft drijven op water. Al zullen ze het eerst op macroscopisch niveau moeten brengen om dit daadwerkelijk te kunnen testen – en om er componenten van te maken die tegelijk sterk en licht zijn.
Noten
James Pikul, University of Pennsylvania, Philadelphia, VS in Scientific Reports
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.