V posledných rokoch však automobilky rozpútali vojnu práve na poli hmotnosti, a tak musí byť každá novinka aspoň o niečo ľahšia ako predchodca. Hoci výrobcovia úbytok hmotnosti často dosahujú pomerne zvláštnymi metódami, ako použitie menšej nádrže, priniesol tento trend aj viacero inovácií, ktoré v budúcnosti nájdeme aj v bežných autách. Jedným z aktuálnych príkladov je použitie uhlíkových kompozitov v nosnej štruktúre karosérie v novom BMW 7. Pomerne nedávno sme vám však predstavili aj iné technológie, s ktorými sa zrejme v budúcnosti stretneme aj v automobilovom priemysle, ako karbónové nanorúrky, či kovová mikromriežka, ktorú pred pár mesiacmi predstavil Boeing. Vedci z univerzity UCLA v Los Angeles však prišli s ďalšou inovatívnou technológiou, ktorá by sa mohla dočkať masového využitia oveľa skôr, ako dve spomínané.
"Výsledky, ktoré sme doteraz dosiahli, sú iba škriabaním povrchu skrytého pokladu, novej triedy materiálov s revolučnými vlastnosťami," povedal Xiaochun Li o kovovom nanokompozite, ktorý vyrobil jeho tím.
Porovnanie mikrovzorky čistého kovu naľavo a kovového nanokompozitu napravo.
Extrémne pevný, no zároveň ľahký materiál
Vedeckému tímu na UCLA (University of California, Los Angeles) sa totiž podarilo do štruktúry kovového materiálu prepašovať nanočastice karbidu kremíka. Vytvorili tak superpevný, no ľahký kov s extrémne vysokou mernou pevnosťou. Tento kovový nanokompozit je zložený z horčíka, do ktorého vstrekli keramické nanočastice karbidu kremíka vo veľkej hustote a pritom rovnomerne rozložené. Tím, ktorý viedol Xiaochun Li, musel pre tento účel vyvinúť úplne novú metódu, ako nanočastice do roztaveného kovu dostať. Ich metóda výroby je pritom použiteľná aj vo veľkom meradle a mohla by poslúžiť aj pre iné materiály. Už predtým robili rôzni vedci pokusy s implementovaním keramických častíc do kovu. Boli to však mikročastice a výsledný materiál stratil svoju pružnosť. Oproti tomu nanočastice zvýšili nielen pevnosť, ale zlepšili aj pružnosť materiálu. "Predpokladalo sa, že nanočastice môžu zvýšiť pevnosť kovu bez zničenia jeho pružnosti, špeciálne ľahkých kovov ako horčík, ale nikto nebol schopný rovnomerne rozložiť nanočastice v roztavenom kove až doteraz," povedal Xiaochun Li. Jeho tím však musel nájsť spôsob, ako ich dopraviť do roztaveného kovu a pritom dosiahnuť ich rovnomerné rozloženie. Nanočastice totiž majú tendenciu sa zhlukovať namiesto toho, aby sa rovnomerne rozložili. Dôvodom je, že sú veľmi malé a navzájom sa priťahujú. Iba pre predstavu, ich veľkosť je menej ako 100 nanometrov, alebo inak povedané menej ako 0,000 1 mm.
Xiaochun Li, vedúci vývojového tímu.
Vedci z tímu Xiaochuna Lia vstrekli nanočastice do roztavenej zliatiny horčíka a zinku. Ich metóda sa pritom spolieha na kinetickú energiu pri pohybe častíc, ktorá ich stabilizuje a zabraňuje ich zhlukovaniu. Nuž a prečo si pri vývoji vzali ako základný kov práve horčík? Je veľmi ľahký, jeho hustota je asi 2/3 hustoty hliníka. Jeho zásoby sú navyše veľké, takže zvýšenie jeho používania nespôsobí environmentálne problémy. Karbid kremíka je na druhej strane veľmi tvrdý a bežne sa požíva na rezné doštičky pre priemyselné frézy. Jeho tvrdosť na Mohsovej stupnici tvrdosti je 9,5 z 10. Výsledný kovový nanokompozit by mohol obsahovať 14% nanočastíc karbidu kremíka a 86% horčíka. Li pritom popísal výsledok ich práce takto: "Výsledky, ktoré sme doteraz dosiahli, sú iba škriabaním povrchu skrytého pokladu, novej triedy materiálov s revolučnými vlastnosťami." Nový materiál by mal nájsť svoje využitie v letectve, kozmonautike, automobilovom priemysle, elektronike, alebo v biomedických pomôckach.
Zdroj: UCLA
