METALLURGIA TOATEMPERATUURIL ⟩ Singapuris õpiti metalli töötlema nii nagu krabi ehitab oma koorikut

Mesilasepea mudel, mis on valmistatud uuel metallitöötlemismeetodil, mis on inspireeritud putukate looduslikust viisist oma kestade ehitamiseks. Foto: SUTD

Singapuri teadlased on avastanud viisi, kuidas toota väga puhtaid metallistruktuure toatemperatuuril, ammutades inspiratsiooni krabide ja putukate välis-skelettidest.

Metallide töötlemine on traditsiooniliselt nõudnud väga kõrgeid temperatuure ja suurt survet, alates sepatöö päevist, kus kasutati ahjusid ja alaseid, kuni tänapäevaste energiamahukate tööstusrajatisteni. Kuid nagu paljude asjade puhul, on ka siin loodus ammu leidnud viisi, kuidas saavutada sama tulemus palju väiksema energiakuluga.

Teatud metallühendid leiduvad mõnikord lülijalgsete, nagu krabide, homaaride, putukate ja ämblike, kõvades eksoskelettides. Need kestad koosnevad peamiselt tugevast valgust nimega kitiin, mis kõveneb parkimise ja dehüdratsiooni teel. Kitiin ja teised sarnased molekulid, nagu kitosaan, suudavad keskkonnast metalliosakesi siduda, et tugevdada loomade kesti.

Nüüd on Singapuri Tehnoloogia ja Disaini Ülikooli (SUTD) teadlased kasutanud seda funktsionaalsust, et luua metallistruktuure toatemperatuuril ja -survel. Teadlased valmistasid metallide kolloidseid segusid ja valasid need väikestesse kogustesse kitosaani, mis oli vees lahustatud.

Kui vesi segust välja aurustub, hakkavad kitosaani molekulid metalliosakesi kokku tõmbama, sarnaselt sellele, kuidas see toimub nende soomustatud loomade eksoskelettides.

Lõpptulemusena saadakse soovitud kujuga ühtlane metallitükk, mille puhtus on 99,5%. Need struktuurid omavad mitte ainult metalli omadusi, sealhulgas head elektrijuhtivust, vaid on ka huvitaval kombel ühilduvad teiste biomaterjalidega, isegi kui neile lisatakse vaid väike kogus kitosaani. See tähendab, et neid saab integreerida sellistesse materjalidesse nagu puit ja tselluloos.

Kuigi selle meetodiga valmistatud metallid pole eriti tugevad, väidab teadlaste meeskond, et see võib siiski olla kasulik viis mõnede elektroonikakomponentide valmistamiseks. Järgmine samm on arendada protsessi edasi, et luua näiteks biolagunevaid elektroonikakomponente.

Uuring avaldati ajakirjas «Advanced Functional Materials». Teadlased demonstreerivad oma tehnikat allolevas videos:

Allikad: SUTD via Asia Research News ja New Atlas