Zo licht als een veertje, en zelfs nog lichter.

Amerikaanse onderzoekers hebben het wereldrecord ‘lichtste materiaal’ verbroken, en wel met een materiaal met een dichtheid van slechts 0.9 mg/cm3. Hiermee is frozen smoke, de meerwandige koolstofnanobuisaerogel, met een dichtheid van 4 mg/cm3 van de troon gestoten. Het, in ieder geval voorlopig, lichtste materiaal van de wereld staat vermeld in de editie van Science van 18 november.

Het nieuwe materiaal is een microrooster bestaande uit holle buisjes gemaakt van een nikkel-fosforlegering. “De truc was om een rooster te maken van onderling verbonden holle buisjes met een wanddikte 1.000 maal dunner dan een menselijke haar”, aldus hoofdauteur Tobias Schaedler van HRL Laboratories. In het prototype zijn de buisjes 100 micrometer in diameter en de wanden slechts 100 nanometer dik.

De onderzoekers fabriceerden eerst een roostermal, bestaande uit buisjes gemaakt van polymeer, die ze vervolgens in een katalysatoroplossing dipten. Daarna brachten zij de mal over in een nikkel-fosforoplossing. De nikkel-fosforlegering werd met behulp van de katalysator aangebracht op het oppervlak van de polymeerbuisjes, tot een dikte van ongeveer 100 nanometer. Eenmaal gecoat, konden de wetenschappers het polymeergedeelte wegetsen met behulp van natriumhydroxide. Daarmee hielden de onderzoekers een roostergeometrie over bestaande uit holle nikkel-fosforbuisjes.

Een op deze manier gefabriceerd microrooster bestaat voor 99.99 procent uit lucht, en is zo licht dat je het materiaal op een paardenbloem kunt leggen zonder de pluisjes ervan plat te drukken. Een mooie bijkomstigheid is dat de microstructuur heel andere eigenschappen heeft dan het bulkmateriaal. Het is bijvoorbeeld mogelijk om dit microrooster samen te drukken tot half zijn volume, waarna het ‘terugspringt’ in zijn originele vorm. Verder is de structuur ondanks zijn luchtige bouw zeer sterk, en heeft het een hoge energie-absorptiecapaciteit.

Er zijn nog geen concrete toepassingen voor het materiaal, maar onderzoekers noemen als mogelijkheden het gebruik ervan in vliegtuigonderdelen, voor batterijen en als schokdemping.

Onderwerpen