Искусственно повторить или превзойти прочностные характеристики алмаза ― мечта многих учёных и одновременно вызов природе. Как обычно, теоретические исследования в этой области идут быстрее практической реализации. Одну из таких теорий, которая говорила о возможности создать искусственный материал с меньшей плотностью без ущерба прочности, подтвердила группа учёных из Калифорнийского университета в Ирвине (UCI).
Традиционно решётчатые наноструктуры изготавливали в виде объёмной решётки с лучевыми (цилиндрическими) распорками в каждой плоскости и между вершинами ячейки. Теория гласила, что распорки из нанопластинок, например, как показано на картинке выше, придадут материалу лучшие прочностные характеристики. Проблема была в том, что создать такую наноструктуру оказалось чрезвычайно сложно.
Учёные из Калифорнийского университета в Ирвине смогли разработать технологию 3D-печати нанорешёток с пластинчатыми распорками. Печать структуры осуществлялась ультрафиолетовым лазером с послойной проекцией модели в жидкой смоле, чувствительной к УФ излучению. Об уровне технологии можно судить по тому, что толщина каждой нанопластинки составляла всего 160 нм.
Для стока избытков смолы из уже напечатанной модели в нанопластинках были предусмотрены отверстия. После удаления излишков смолы модель в течение часа выдерживалась в вакууме при температуре 900 °C. Последующие эксперименты с наноструктурой показали, что пластинчатые рёбра жёсткости по сравнению с лучевыми обеспечивают рост средней прочности материала на величину до 639 % и увеличивают среднюю жёсткость на величину до 522 %.
«Хотя теоретические характеристики этих структур были предсказаны ранее, мы были первой группой, которая экспериментально подтвердила, что они могут работать так же хорошо, как и прогнозировалось, и в то же время продемонстрировала спроектированный материал с беспрецедентными механическими характеристиками», ― сказал Лоренцо Вальдевит (Lorenzo Valdevit), профессор материаловедения и один из участников эксперимента.
