Структурування вуглецю на наноурівні дозволяє отримувати матеріал, що перевершує алмаз за співвідношенням міцності і щільності.
Відразу зазначимо: незважаючи на те, що крихітна вуглецева решітка була виготовлена в лабораторії, вона ще дуже далека від практичного використання. Але коли-небудь допоможе фізикам створювати більш легкі і міцні матеріали вже. Особливо важливо це для таких галузей, як аерокосмічна та авіаційна промисловість.
Нанолатичні структури - це пористі структури, подібні до тієї, що зображена вище. Вони складаються з тривимірних вуглецевих стійок і сполучних «дужок». Завдяки своїй унікальній структурі такі конструкції неймовірно міцні і легкі. Зазвичай нанолатики засновані на циліндричному каркасі (вони ще називаються променевими нанолатиками). Тепер є і пластинчасті нанолатики - структурні аналоги, засновані на крихітних платівках.
Цей захід може здатися не такою вже великою справою, але фізики запевняють, що він відіграє величезне значення, коли справа доходить до протистояння навантаженням. Ґрунтуючись на ранніх експериментах і чотирьох розрахунках, «пластинчастий» підхід обіцяє збільшення міцності на 639%, а збільшення жорсткості - на 522% порівняно з класичною версією!
Результат тестувався за допомогою складного процесу лазерного 3D-друку, званого двофотонною полімерізацією з прямим лазерним записом, в якому використовуються ретельно керовані хімічні реакції всередині лазерного променя для витравлювання форм в найменших масштабах. Лазер випромінює фотони на рідку смолу, чутливу до ультрафіолетового випромінювання, перетворюючи її на твердий полімер певної форми. Потім надлишок смоли видаляється, а готова модель нагрівається.
За своїми характеристиками новий матеріал фактично наближається до максимальної теоретичної жорсткості і міцності матеріалів даного типу - до так званих верхніх меж Хашина-Штрікмана і Сюке. Це перші реальні експерименти, які довели, що дані теоретичні межі можуть бути в принципі досяжні, хоч ми все ще далекі від можливості виробництва цього матеріалу в промисловому масштабі.
Частина цієї неймовірної міцності якраз і полягає в крихітному розмірі зразка: коли такі об'єкти стискаються менше 100 нанометрів - тобто в тисячу разів менше товщини людського волосся - пори і тріщини в них також стають все менше, зменшуючи потенційні дефекти.