L'immagine, sopra, di una griglia di metallo che si trova sulla testa di un dente di leone senza disturbare un singolo ciuffo piumato può sembrare Photoshopped. Ma non lo è. È una vera fotografia di uno degli sviluppi più interessanti della recente scienza dei materiali: un "microlattice" di metallo 100 volte più leggero del polistirolo.
"Fondamentalmente è aria al 99, 9 percento", afferma Sophia Yang, ricercatrice presso i laboratori HRL, dove è stata inventata la microlattice.
Per rendere il microlattice metallico, gli scienziati iniziano con una struttura polimerica. Questa struttura è creata dalla luce ultravioletta (UV) attraverso un filtro sul polimero liquido. Il processo forma una struttura 3D indurita quasi istantaneamente. A seconda della composizione chimica del polimero, la struttura risultante potrebbe essere morbida o rigida, leggera o pesante. Queste strutture microlattiche hanno una varietà di potenziali usi stessi: una microlattice polimerico morbido potrebbe essere utile per creare caschi da bici comodi ma estremamente protettivi, per esempio.
"Sembra quasi schiuma di memoria", dice Yang.
Per creare la struttura metallica nell'immagine del dente di leone, una struttura polimerica è rivestita con uno strato estremamente sottile di nichel, spesso circa 100 nanometri o 1.000 volte più sottile di un capello umano. Quindi un composto chimico viene utilizzato per dissolvere il polimero all'interno del nichel. Il risultato è una serie di tubi cavi.
La struttura imita la composizione delle ossa, che sono rigide all'esterno ma per lo più vuote all'interno.
I ricercatori di HRL lavorano alla microlattice dal 2007, quando è stato creato il processo per la creazione della microlattice polimerico. Da allora Yang e altri hanno lavorato per ridimensionare il prodotto — il primo pezzo di microlattice polimerico era circa 1 pollice per 1 pollice, mentre le strutture più recenti sono lunghe fino a 5 piedi — e sviluppano processi aggiuntivi, come la placcatura in metallo .
Poiché HRL è di proprietà congiunta di Boeing e General Motors, i ricercatori si sono concentrati sulle applicazioni aerospaziali e automobilistiche per microlattice. Uno degli utilizzi potenziali più promettenti potrebbe essere in aviazione, dice Yang, dove varie parti della struttura di un aereo potrebbero essere costruite dal microlattice di metallo ultraleggero. Questa potrebbe essere qualsiasi parte dell'aereo che "deve essere leggera e tuttavia strutturalmente resistere a un carico", afferma Yang.
Ciò include il pavimento, il soffitto, le pareti della cucina, i muri del gabinetto e altro ancora. Queste strutture sono in genere costituite da pannelli sandwich a nido d'ape, solidi fogli di materiale "sandwich", colonne esagonali vuote simili al nido d'ape. I pannelli sandwich a nido d'ape sono ampiamente utilizzati per la loro resistenza e natura leggera. Ma il microlattice metallico è molto più leggero. La sostituzione dei pannelli sandwich a nido d'ape con microlattice potrebbe rendere gli aerei significativamente più leggeri, il che significa che avrebbero bisogno di meno carburante. Ciò presenta importanti vantaggi ambientali oltre a quelli economici. Lo stesso principio potrebbe applicarsi alle automobili e persino alle astronavi: HRL è stato recentemente sfruttato per lavorare con la NASA sulla prossima generazione del veicolo di lancio nello spazio, fabbricando pannelli ultraleggeri per la fusoliera del veicolo. I ricercatori stimano che i loro materiali potrebbero ridurre il peso del veicolo fino al 40 percento.
"I materiali e le strutture leggeri e multifunzionali sono una delle principali aree di interesse della NASA in grado di avere il maggiore impatto sulle future missioni della NASA nell'esplorazione umana e robotica", ha dichiarato Steve Jurczyk, amministratore della direzione della missione spaziale della NASA, in un comunicato stampa della NASA. "Queste tecnologie avanzate sono necessarie per poter lanciare veicoli spaziali e componenti più forti, ma più leggeri, mentre cerchiamo di esplorare un asteroide e infine Marte."
Molto più avanti, la microlattice metallica potrebbe avere usi medici. I minuscoli tubi hanno il potenziale per essere usati come un polmone artificiale, dice Yang.
Respirare attraverso lo stesso materiale usato per costruire navi spaziali: ora vive nel futuro.
