Ultrakemény borítások
- Kategória: Felfedezés *
Az abalon kagyló héjának keménységét mikroszkopikus vékonyságú kréta rétegei és az őket összetartó hajlékony polimerek adják. A tengeri sirályok nagyon jól tudják, hogy milyen nehéz egy kagylóhéjat felnyitni: ők ezt úgy végzik el, hogy nagy magasságokból valamilyen kemény felszínre ejtik a kagylót.
A tengeri vidrák inkább kövekkel ütögetik, hogy megszerezzék a belül lévő csemegét. A tengeri kagylók héjának keménysége a szerkezetében rejlik. A kagyló folyamatosan építi héját, váltakozó rétegekben, hol nagyon vékony kalciumkarbonát, hol pedig organikus polimer rétegekből. Ha valamelyik kalcium rétegben repedés jön létre, a szomszédos polimer réteg megállítja terjedését.
Évekig próbálták a kutatók, sajnos kevés sikerrel, utánozni a tengeri kagylók módszerét. „Hogy olyan valamit tegyünk keménnyé, ami valójában nem több mint egy darab kréta, olyan kihívás volt eddig, mint megtalálni Atlantiszt,” meséli Jeff Brinker, az Albuquerque-i Sandia National Laboratories kutatója.
Mára ő, és a szintén a Sandiánál dolgozó Allan Sellinger kidolgoztak egy eljárást, ami másodpercek alatt képes ilyen mikro-rétegeket előállítani. Az eljárás a zsíroldó mosószer molekulák viselkedésén alapszik. Ezek egy víztaszító és egy vízkedvelő komponens keverékéből állnak. Vízbe kerülve azonnal kettősfalú gömbalakzatot vesznek fel, amelyeket micelláknak neveznek. A micella belső rétegét a molekula víztaszító komponense alkotja, ami magába zárja a zsírokat, amik így, a vízkedvelő réteg védőburkában könnyen eltávolíthatóak.
A Sandia eljárásában a micella gömbjének belső felületét organikus, míg a külső felületét inorganikus molekulák alkotják. Párologtatás és alacsony hőmérsékletű hőkezelés polarizálja az organikus és inorganikus rétegeket és megköti felszínüket. Az olyan védő és borító rétegek, amelyek ezzel az eljárással készültek kétszer olyan nagy teherbírásúak, mint az olyan anyagok, amelyek összetevői véletlenszerűen lettek ötvözve. Az eljárás nagy ugrást jelenthetne az autók védőrétegezésénél és az optikai lencséknél is.