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Los investigadores desarrollan nuevos procesos para fabricar alta resistencia ultraligero materiales

Apr 01 , 2021

Los materiales livianos utilizados en industrias como los aviones y los automóviles deben ser tan ligeros y fuertes, lo posible. Según informes de medios extranjeros, el equipo de investigación de Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) y Hamburgo Universidad de Tecnología (TUHH) ha desarrollado un nuevo proceso de ultraluz Material Nano-Metal Barras, que pueden formar una red anidada en diferentes niveles, y proporcionar ultra-alto Fuerza.


La Torre Eiffel fue construida en 1889 y fue el edificio más alto del mundo en ese momento. Organiza hábilmente las vigas de hierro de diferentes tamaños y tiene una estabilidad super El término "Cayered" Se refiere a un método de ingeniería de una matriz abierta de viga apoyada por Trabeculae. Para Mucho tiempo, los investigadores de ciencias de los materiales han estado tratando de aplicar este método a la microestructura interna de materiales, como usar impresoras 3-D para replicar Micron a escala Truss de ingeniería Estructuras. Sin embargo, aún no se ha encontrado una nueva generación de materiales de construcción super livianos. El coautor del Papel y el Profesor Jörg Weißmüller de la HZG Instituto de Materiales Materiales Dijo: "One De las razones es que la impresora 3D solo puede imprimir aproximadamente 10,000 vigas, y se tarda varias horas, lo que no es adecuado para aplicaciones prácticas. "


Pero el equipo sigue trabajando duro: Si la intensidad del haz puede aumentarse reduciendo el diámetro de la velocidad de la luz a unos pocos nanómetros, puede sentar las bases para la fabricación de nuevos materiales livianos y fuertes. Sin embargo, este material generalmente contiene billones de vigas, mucho más allá de las capacidades de todas las impresoras actuales.


Primero, el equipo sumergió la aleación (93% Silver + 7% Oro) en diluido sulfúrico ácido. Después de disolver la mitad de la plata, los materiales restantes se reorganizan ellos mismos para formar una red precisa de Nano-Level vigas. Después de eso, los investigadores tratados con calor El material a una temperatura alta de varios cientos de grados. Shi Explicado: "Este método puede acceder a la red a un tamaño de haz de 150 nanómetros mientras se mantiene la arquitectura original".


Finalmente, los investigadores utilizaron ácido para eliminar la plata restante, dejando solo un haz de oro con una abertura promedio de 15 nanómetros. El resultado mostró dos materiales en capas con diferentes tamaños de haz, que es completamente diferente de la torre Eiffel Gracias a su estructura de red abierta, 80% a 90% De este nuevo material es el aire, y su densidad es solo del 10% a 20% de metal sólido


Posteriormente, el equipo de investigación probó las propiedades mecánicas de Millímetro a escala Muestras. Jörg Weißmüller dicho: "Dado la baja densidad de este material, sus parámetros mecánicos clave (tal como fuerza y ​​elástico módulo) Son relativamente muy grandes. Aunque La mayor parte del peso se ha eliminado, este material sigue siendo más fuerte que Los materiales más avanzados. Este es la primera vez que la estructura en capas no solo es adecuada para macro-ingeniería Estructuras de armazones como la Torre Eiffel, pero también para la red liviana Materiales. "


Este Nuevo material aún no es adecuado para estructuras ligeras, porque El oro es demasiado precioso y suave. pero el nuevo Hzg El método de diseño de materiales se puede aplicar a otros relacionados con la tecnología Metales, tales como aluminio, magnesio o titanio. Pero los investigadores aún enfrentan este problema, es decir, ellos solo puede hacer pequeños nivel de milímetro Muestras. Weißmüller dicho: "En Presente, nuestro proceso se puede utilizar para fabricar cables metálicos o incluso metal. Hojas. En el futuro, este material se usará más en escenas reales, como el campo automotriz, para hacer más ligeros y más Energía eficiente. "

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