Gebėjimas manipuliuoti struktūromis atominiame lygmenyje jau drastiškai keičia mūsų pasaulį. Nuo dirbtinės žmogaus odos, kuria galima „jausti“, iki nanoscopinių dumblių „kuprinių“, skirtų absorbuoti chemoterapiniams vaistams – kiekviena panaši technologija smarkiai palengvina žmonėms gyvenimą. Tačiau naujausias išradimas – super maža 3D gardelė gali sukelti tikrą revoliucija mūsų kasdieniame gyvenime.
Gebėjimas manipuliuoti struktūromis atominiame lygmenyje jau drastiškai keičia mūsų pasaulį. Nuo dirbtinės žmogaus odos, kuria galima „jausti“, iki nanoscopinių dumblių „kuprinių“, skirtų absorbuoti chemoterapiniams vaistams – kiekviena panaši technologija smarkiai palengvina žmonėms gyvenimą. Tačiau naujausias išradimas – super maža 3D gardelė gali sukelti tikrą revoliucija mūsų kasdieniame gyvenime.
Kaip teigiama „Nature Materials“ publikuotoje studijoje, mažiausios pasaulyje 3D gardelės struktūra yra pagaminta iš permatomo anglies pluošto vyrelių, kurie yra 500 kartų plonesni už žmogaus plauką.
Super maža 3D anglies gardelė
Vienos grotelės yra maždaug 10 tūkst. nanometrų pločio. O tai reiškia, kad norint pasiekti smeigtuko galvutės storį, reikėtų išsirikiuoti mažiausiai 150 tokių gardelių. Šis rekordinis išradimas buvo padarytas Karlšrūhės technologijų institute (KIT) Vokietijoje. Kaip teigia mokslininkų komanda, gardelės gali atlaikyti dideles apkrovas.
„Lengvos konstrukcijų medžiagos yra aptinkamos visur gamtoje, – pasakoja studijos bendraautorius KIT mokslininkas Jensas Bauer. – Naujoji gardelė turi didelę laikomąją galią ir mažą svorį, todėl gali pasitarnauti, kaip mechaninė metamedžiaga“.
Nepaisant to, kad ši, korį primenanti, gardelė yra neįtikėtinai maža, tačiau ji gali atlaikyti neįtikėtinai didelį spaudimą – 1,2 mlrd. niutonų vienam kvadratiniam metrui ir tai yra 12 tūkst. kartų daugiau nei atmosferos slėgis. Vienintelė medžiaga, su kuria šią struktūrą būtų galima lyginti, tai – deimantas. Jis taip pat turi iš anglies atomų sudarytą struktūrą, kuri gali atlaikyti net šiek tiek daugiau jėgos (lyginant tokius pat dydžius).
Naujoji gardelė buvo atspausdinta, pasitelkus techniką, vadinamą 3D lazerine daugiafotonine litografija. Proceso metu yra naudojamas labai galingas lazeris, kurio dėka skystos dervos rašalas sukietėja akimirksniu.
Lazeris priverčia dervą absorbuoti du fotonus vienu metu. Tai yra įmanoma tik pačiame spindulio viduryje. Šis metodas leidžia spausdinti itin dideliu tikslumu, ir rašalo kietėjimo procesas gali vykti bet kuriame gylyje, ne tik paviršiuje. Tai leidžia kurti nepaprastai sudėtingas struktūras, įskaitant ir naująją anglies gardelę.
Siekiant pagaminti itin mažą anglies pluošto gardelę, ją reikia apdoroti ir vakuuminėje kameroje veikiant labai aukštai temperatūrai (apie 900 °C). Tai paveikia visus kitus elementus (išskyrus anglį), kurie energetiškai „įsiaudrina“ ir išsisklaido, sukurdami permatomo stiklo struktūrą. Ji tuo pačiu smarkiai sustiprėja ir susitraukia iki 80 proc. savo pradinio dydžio.
Naujoji 3D gardelė yra labai laidi elektrai, tai reiškia, kad ji gali būti naudojama kaip elektrodas įvairiausiuose elektros įrenginiuose. Iš tiesų tai yra naujas „metamedžiagos“ tipas, turintis dar neregėtų mechaninių ir optinių savybių.
Metamedžiagos labai greitai reaguoja į besikeičiančias šviesos, temperatūros ar spaudimo sąlygas. Iš jų yra gaminami nematomumo įtaisų prototipai povandeniniams laivams, kurie išlenkia garso bangas aplink korpusą. Taip pat ir kompiuterių schemos, kurios vietoje elektronų naudoja šviesą, kad apdorotų ir perduotų duomenis neįtikėtinu greičiu.
