Використання лазерної тривимірної друку дозволило створити новий матеріал, більш легкий, ніж вода, і більш міцний, ніж сталь
Використовувані матеріали завжди визначали рівень прогресу людства, підтвердженням цьому служать такі відомі терміни як "Кам'яний вік" і "Бронзове століття". А зараз людство знаходиться в періоді, який можна охарактеризувати, як "Молекулярний століття", адже вчені вже мають можливість контролювати речовини на атомарному, молекулярному рівні і створювати нові матеріали, що володіють вражаючими властивостями. У цьому напрямку працює група з Технологічного інституту Карлсруе (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), очолювана Йенсом Бауером (Jens Bauer), яка розробила і виготовила за допомогою лазерної технології тривимірної друку новий матеріал, щільність якого менше щільності води, але його міцність перевищує міцність деяких сортів сталі. "Наш матеріал є першим експериментальним доказом того, що такі матеріали можуть існувати і їх можна виробляти" - розповідає Бауер.
Всі відомі на сьогоднішній день матеріали можуть бути представлені у вигляді однієї діаграми, осями якої є щільність і міцність матеріалу. Середня очки осі Х, має значення 1000 кг/м3, що відповідає щільності води, всі матеріали, які знаходяться ліворуч від цієї точки, легше, ніж вода, і як можна побачити, що існує досить мало щільних однорідних матеріалів, щільність яких менше щільності води. Більшість таких матеріалів є пористими матеріалами, такими як дерево або кісткові тканини. Зовні такі матеріали здаються однорідними, але при розгляді через мікроскоп можна побачити те, що вони складаються з крихітних структур, між якими існують порожні проміжки.
Вже досить довгий час вченим, за допомогою розрахунків і комп'ютерних моделей, було відомо про можливості створення міцних і легких матеріалів, структура яких складається з крихітних елементів, розміри яких порівнянні з діаметром людського волоса. Але до останнього часу не було жодної технічної можливості створити такі матеріали в реальності. І лише не так давно німецька компанія під назвою Nanoscribe створила лазерні системи, які можна використовувати для виробництва микроструктуризированных матеріалів. Система Nanoscribe використовує гелеподібний полімер, який полімеризується у світлі лазера, промінь якого може бути сфокусований в будь-якій точці простору.
Однак, чисто полімерні матеріали, виготовлені за допомогою технології Nanoscribe, не такі міцні, як цього хотілося б. Тому Бауер і його група за допомогою спеціальної технології нанесли на поверхні структури матеріалу 50-нанометровий шар окису алюмінію, корунду. Цей шар, звичайно, збільшив значення щільності матеріалу, але все ж значення щільності залишилося нижче значення щільності води. При цьому, матеріал може витримувати зовнішнє навантаження, що надає тиск 280 МПа, тиск, що не витримують деякі сорти стали.
Однак, у даної технології ще існує ряд обмежень, система Nanoscribe здатна виробляти об'єкти, розмірами всього в кілька десятків мікрон, а майбутні варіанти установок будуть здатні виробляти об'єкти, розміри яких будуть обчислюватися одиницями міліметрів. Природно, можливостей і першого і другого варіантів недостатньо для будь-якого реального застосування вищеописаної технології.
Однак, таке положення речей з урахуванням нинішніх темпів розвитку технологій, таких як лазерна тривимірна друк і нові полімерні матеріали, буде зберігатися ще не дуже довго. І в недалекому майбутньому нові легковагі, але неймовірно міцні матеріали можна буде знайти в самих різних місцях, починаючи від приміщення і закінчуючи площинами крил літальних апаратів.