El Metal Más Liviano Es El 99.9 Por Ciento De Aire

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¿cómo construyes el metal más ligero del mundo? Hágalo principalmente desde el aire, según los científicos.

¿Cómo construyes el metal más ligero del mundo? Hágalo principalmente desde el aire, según los científicos.

El material, conocido como "microlattice", fue desarrollado por científicos de HRL Laboratories en Malibu, California, que es propiedad de Boeing y General Motors. El nuevo microlattice está formado por una red de diminutos tubos huecos y es aproximadamente 100 veces más liviano que el Styrofoam.

En un esfuerzo por ahorrar combustible, las compañías aeroespaciales y automotrices se esfuerzan constantemente por hacer que sus materiales sean lo más livianos posible sin sacrificar la integridad estructural. El proceso utilizado para construir las nuevas microlatticias es muy prometedor, dicen los investigadores, porque los materiales creados no solo son increíblemente ligeros, sino también muy fuertes. [Robots humanoides para autos voladores: 10 proyectos más geniales de DARPA]

Boeing mostró el material en un video reciente, demostrando cómo una pequeña pieza de microlatina de metal podría equilibrarse sobre una delicada cabeza de semilla de diente de león.

"La gente cree que debe ser el metal lo que es la parte liviana, así que asumen que hicimos una nueva aleación", dijo Sophia Yang, química de HRL Laboratories. "Esto realmente fue hecho de níquel-fósforo, un metal muy conocido, pero somos capaces de diseñar cómo se arquea el metal para crear una estructura que aún pueda sostenerse por sí misma, pero que sea tan ligera que se pueda colocar encima. De un diente de león y no lo perturben ".

Las propiedades notables del material se basan en los mismos principios que permiten a la Torre Eiffel soportar una estructura del tamaño de un rascacielos con una fracción del peso de un edificio convencional. La innovación de HRL fue traducir estos principios a escalas muy pequeñas.

Los investigadores señalaron que la red de microlattices de tubos huecos interconectados imita la estructura de los soportes de puentes. Pero en este caso, las paredes de los tubos tienen solo 100 nanómetros de grosor, 1,000 veces más delgadas que el ancho de un cabello humano, lo que significa que el material es 99.99 por ciento de aire.

La estructura se construye mediante un proceso de fabricación aditivo innovador, similar a la impresión 3D. Pero mientras que la impresión 3D construye estructuras capa por capa, la solución desarrollada por HRL Labs utiliza polímeros especiales que reaccionan a la luz para formar la estructura completa de una sola vez.

Al hacer brillar la luz ultravioleta a través de un filtro especialmente modelado sobre la forma líquida del polímero, se puede formar una red tridimensional interconectada en segundos. Esta estructura se puede recubrir con una amplia variedad de metales, materiales cerámicos o materiales compuestos (según la aplicación) antes de que se disuelva el polímero, dejando una microlatícula de tubos huecos conectados.

Los investigadores pueden variar la rigidez de la estructura ajustando la composición química del polímero o ajustando el patrón del filtro. Esto significa que pueden crear estructuras altamente flexibles adecuadas para la absorción de daños y estructuras muy fuertes diseñadas para proporcionar soporte estructural, dijo Yang a WordsSideKick.com.

"La forma en que vemos crecer esta tecnología es como un proceso de fabricación fundamental. Se puede aplicar a varias aplicaciones diferentes", dijo. "Estamos trabajando para ampliar realmente el proceso. Realizamos actividades de I + D, pero estos materiales no pueden permanecer en el laboratorio; tenemos que encontrar la manera de hacerlos a mayor escala".

Boeing está colaborando con la NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), la rama del Departamento de Defensa de los Estados Unidos responsable del desarrollo de tecnologías militares de vanguardia, para construir nuevos materiales para vehículos espaciales e hipersónicos. El metal liviano también podría usarse en proyectos destinados a desarrollar piezas de próxima generación para los copropietarios del laboratorio.

En una prometedora vía de investigación, las microlatticias se están utilizando en las llamadas estructuras de sándwich que se han convertido en el estándar para el diseño ligero en la industria aeroespacial. Uniendo hojas delgadas de un material rígido a un núcleo grueso pero liviano, es posible crear estructuras altamente rígidas que no sean pesadas, dijeron los investigadores.

Normalmente, los núcleos de estas estructuras se fabrican con espuma o materiales ligeros dispuestos en un simple patrón de panal de abeja, pero al usar una microlattice no solo se podría reducir el peso, sino también aumentar drásticamente la resistencia de las estructuras. Este es el enfoque del trabajo de HRL Lab con la NASA y DARPA.

A pesar de la promesa del enfoque de microelemento, Yang dice que probablemente pasarán muchos años antes de que el metal pueda ser usado comercialmente en gran medida, porque existen reglas estrictas que rodean los materiales aeroespaciales y automotrices. Pero, debido a que el proceso de fabricación de la microlattice es rápido y barato, ella confía en que el metal de peso ultraligero pronto podría ser algo común.

"Es competitivo en cuanto a costos con algunos de los materiales y procesos de fabricación requeridos para las piezas de automóviles existentes que reemplazarán", dijo Yang. "Y si se está volviendo lo suficientemente barato como para ir en un automóvil, definitivamente debería ser lo suficientemente barato como para ir en un avión".

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