Как сконструировать для любимого супергероя непобедимую броню, чтобы она была легкой для быстрых движений, но достаточно прочной, чтобы защитить его от врагов?
Именно из этого довольно занудного вопроса группа материаловедов из университетов Коннектикута и Колумбии работала над созданием прочного материала с низкой плотностью, объединив два маловероятных элемента: стекло и ДНК.
По словам исследователей, при содействии Брукхейвенской национальной лаборатории, материал, который они разработали, является самый сильный из известных на данный момент.
Как изготавливается такой материал?
Так как же совместить силу и легкость? Исследователи построили один Скелет ДНК, который затем покрыли стекло, материал, который только на первый взгляд хрупкий. Один кубический сантиметр идеального стекла фактически может выдержать 10 тонн давления, что в три раза превышает то, которое трагически привело к взрыву подводной лодки «Титан».
Изготовить большой лист стекла без дефектов далеко не просто, но можно создавать маленькие и идеальные изделия, если ограничиться толщиной менее микрометр (одна миллионная метра). И здесь это вступает в игру плотность стекла, явно более сдержанный, чем у керамики и металлов, что способствует созданию прочных и легких материалов.
Таким образом, каркас материала состоял из фрагментов ДНК определенной длины и химических характеристик, которые самособирались, образуя скелет из нитей. Последние были покрыты очень тонким слоем стекла, оставляя большую часть объема материала пустым. Этот прием позволил нам получить прочная, но легкая нанорешетка, прочность которой в четыре раза выше, а плотность в пять раз выше, чем у стали.
Возможные применения
Благодаря этим исследованиям теперь могут быть открыты важные инженерные возможности. Возможность создавать прочные и легкие наноматериалы с трехмерной структурой, созданной с использованием ДНК, позволит нам преодолеть ограничения традиционных металлургических методов и улучшить свойства материалов, используемых для изготовления медицинских изделий, брони, самолетов и автомобилей. Нанорешетки, если привести лишь один пример, будут главными сторонниками легкости транспортных средств: одной из фундаментальных характеристик для увеличения автономности электромобилей.
Источники: Today.uconn.edu.
