Ny Levitating, Böjning "Nanocardboard" kan göra Lightsails, Microrobots

Ett nytt material som utvecklats av forskare vid University of Pennsylvania är lättviktigt för att vila på ett blad utan att böja det, men kan ändå vara tillräckligt starkt för att hjälpa till att driva satelliter till de yttersta utrymmena. Åh, och det levit också.

Och det är inte allt detta nya material kan vara användbart för heller. Faktum är att biltransporten, cancer-celldödande, räddningsledande ledande smårobotar i framtiden faktiskt kan vara gjord av denna futuristiska kartong.

Eller mer specifikt kan framtida mikrorobotar byggas med en aluminiumoxid "nanokardong" som väger mindre än en tusen av ett gram och ändå är tillräckligt stark för att böja utan att bryta. Det är en bra värmeisolator, vilket innebär att det troligen kan hålla sig bra i extrema temperaturer.

Nyckeln till detta fascinerande nya material är dess smörgåsliknande form, som forskarna bakom sig säger gör det cirka 10 000 gånger så starka som materialet skulle vara om det var helt solidt. Teamet publicerade sina resultat i det senaste numret av Naturkommunikation.

"Om du applicerar tillräckligt kraft, kan du böja böljad pappa kraftigt, men det kommer att snäppa; du kommer att skapa ett veck där det blir permanent försvagat, säger Igor Bargatin, en professor i maskinteknik vid Penn som ledde studien. "Det är det överraskande med vår nanokardong; när du böjer det, återställs det som om inget hände. Det har inget prejudikat vid makroscale."

Eftersom det är så starkt och lätt, sa forskarna att det kunde finnas ett antal applikationer för deras nanokardong, från de små - till exempel genom att ge material till vingarna på svärmande, fågeliknande mikrorobotar - till mycket, mycket större applikationer inom flygindustrin, till exempel genom att utveckla lätta segel.

Lätta segel är en möjlighet att göra det möjligt för människor att bättre utforska de yttersta randområdena i djupt utrymme utan att behöva oroa sig för energibesparingar. De är i grunden som segelarna som driver båtar, förutom i stället för att driva sjöburen fartyg med vind, skulle de driva rymdfarkoster eller satelliter genom att fånga de små ljuspartiklarna som utsändes av solen.

"En annan potentiell applikation är Starshot LightSail, som förutser att man kör upp till 20% av ljusets hastighet för att nå Proxima Centauri b om några decennier," skriver författarna i papperet. "Några av de kritiska materialkraven inkluderar en massdensitet under 0,1 gm-2 (motsvarar en segltjocklek på ~ 100 nm), förmågan att bibehålla höga temperaturer och en tillräcklig böjstyvhet för att styra formen (och därmed framdrivningsriktningen).”

Forskarna skisserade också andra tillämpningar, inklusive värmeisolering och energiomvandling. Det faktum att materialet kan levitera när man värmer upp det kan också vara användbart, även om forskarna ännu inte verkar helt säkra exakt hur. Därefter planerar de att ytterligare undersöka vilka av de många möjliga användningsväskorna för den här nya nanokardongen som håller mest löftet.