Metallic microlattice
ધાતુની સૂક્ષ્મ જાળી એ કૃત્રિમ છિદ્રાળુ ધાતુની સામગ્રી છે જેમાં અતિ-પ્રકાશ ધાતુના ફીણનો સમાવેશ થાય છે. 0. 99 mg/cm3 (0.00561 lb/ft3) જેટલી ઓછી ઘનતા સાથે, તે વિજ્ઞાન માટે જાણીતી સૌથી હળવી માળખાકીય સામગ્રીઓમાંની એક છે. તે યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, ઇર્વિન અને કેલ્ટેકના સંશોધકોના સહયોગથી કેલિફોર્નિયા સ્થિત એચઆરએલ લેબોરેટરીઝના વૈજ્ઞાનિકોની એક ટીમ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી અને તેની જાહેરાત સૌપ્રથમ નવેમ્બર 2011માં કરવામાં આવી હતી. પ્રોટોટાઇપ નમૂનાઓ નિકલ-ફોસ્ફરસ એલોયમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા. 2012 માં, માઇક્રોલેટિસ પ્રોટોટાઇપને લોકપ્રિય મિકેનિક્સ દ્વારા 10 વિશ્વ-બદલાતી નવીનતાઓમાંની એક જાહેર કરવામાં આવી હતી. મેટાલિક માઇક્રોલેટિસ ટેકનોલોજી ઓટોમોટિવ અને એરોનોટિકલ એન્જિનિયરિંગમાં અસંખ્ય સંભવિત ઉપયોગો ધરાવે છે. અન્ય પ્રકારની ધાતુની જાળીની રચનાઓ વચ્ચે વિગતવાર તુલનાત્મક સમીક્ષા અભ્યાસ દર્શાવે છે કે તે હળવા વજનના હેતુઓ માટે ફાયદાકારક છે પરંતુ ઉત્પાદન માટે ખર્ચાળ છે. સંશ્લેષણ તેમની ધાતુની સૂક્ષ્મ જાળીનું ઉત્પાદન કરવા માટે, એચઆરએલ/યુસીઆઈ/કેલ્ટેક ટીમે સૌપ્રથમ સ્વ-પ્રસાર વેવગાઇડ રચના પર આધારિત તકનીકનો ઉપયોગ કરીને પોલિમર ટેમ્પલેટ તૈયાર કર્યું હતું, જોકે એ નોંધવામાં આવ્યું હતું કે ટેમ્પ્લેટ બનાવવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા યુવી પ્રકાશને છિદ્રિત માસ્ક દ્વારા યુવી-સાધ્ય રેઝિનના જળાશયમાં પસાર કરે છે. પ્રકાશની ફાઇબર-ઓપ્ટિક જેવી "સેલ્ફ-ટ્રેપિંગ" ત્યારે થાય છે જ્યારે રેઝિન માસ્કમાં દરેક છિદ્રની નીચે મટાડે છે, જે પ્રકાશના માર્ગ પર પાતળા પોલિમર ફાઇબર બનાવે છે. બહુવિધ પ્રકાશ બીમનો ઉપયોગ કરીને, બહુવિધ તંતુઓ પછી જાળી બનાવવા માટે એકબીજા સાથે જોડાઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયા ફોટોલિથોગ્રાફી જેવી જ હતી જેમાં તેણે પ્રારંભિક નમૂનાની રચનાને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે દ્વિ-પરિમાણીય માસ્કનો ઉપયોગ કર્યો હતો, પરંતુ રચનાના દરમાં તફાવત હતોઃ જ્યાં સ્ટીરિયોલિથોગ્રાફીને સંપૂર્ણ માળખું બનાવવા માટે કલાકો લાગી શકે છે, સ્વ-રચના તરંગ માર્ગદર્શિકા પ્રક્રિયાએ નમૂનાઓને મંજૂરી આપી હતી. આ રીતે, પ્રક્રિયા મોટી મુક્ત-સ્થાયી 3D જાળી સામગ્રીને ઝડપથી અને સ્કેલેબલ રીતે રચવામાં સક્ષમ બનાવે છે. ત્યારબાદ ટેમ્પ્લેટને ઇલેક્ટ્રોલેસ નિકલ પ્લેટિંગ દ્વારા ધાતુના પાતળા સ્તર સાથે કોટેડ કરવામાં આવ્યું હતું, અને ટેમ્પ્લેટને દૂર કોતરવામાં આવે છે, જે મુક્ત-સ્થાયી, સામયિક છિદ્રાળુ ધાતુ માળખું છોડી દે છે. મૂળ અહેવાલમાં નિકલનો ઉપયોગ માઇક્રોલેટીસ ધાતુ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. ઇલેક્ટ્રોડિપોજીશન પ્રક્રિયાને કારણે, 7 ટકા સામગ્રીમાં ઓગળેલા ફોસ્ફરસ પરમાણુઓનો સમાવેશ થતો હતો, અને તેમાં કોઈ અવક્ષેપ ન હતો. ગુણધર્મો ધાતુની માઇક્રોલેટીસ એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોલો સ્ટ્રટ્સના નેટવર્કથી બનેલી હોય છે. નોંધાયેલા ઓછામાં ઓછા ગાઢ માઇક્રોલેટિસ નમૂનામાં, દરેક સ્ટ્રટ લગભગ 100 માઇક્રોમીટર વ્યાસની હોય છે, જેની દિવાલ 100 નેનોમીટર જાડી હોય છે. પૂર્ણ થયેલ માળખું વોલ્યુમ દ્વારા લગભગ 99.99% હવા છે, અને પરંપરા દ્વારા, જ્યારે માઇક્રોલેટીસ ઘનતાની ગણતરી કરવામાં આવે ત્યારે હવાના જથ્થાને બાકાત રાખવામાં આવે છે. અંતરાલીય હવાના જથ્થાને મંજૂરી આપતા, માળખાની સાચી ઘનતા આશરે 2.1 મિલિગ્રામ/સે. મી. 3 (2.1 કિગ્રા/મી. 3) છે, જે 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર હવાની ઘનતા કરતાં માત્ર 1.76 ગણી છે. આ સામગ્રી સ્ટાયરોફોમ કરતાં 100 ગણી હળવી હોવાનું વર્ણવવામાં આવ્યું છે. માઇક્રોલેટીસ પણ નિયમિત પોલિમર કરતાં 100 ગણા મજબૂત હોઈ શકે છે. ધાતુના માઇક્રોલેટીસ ખૂબ જ ઓછી ઘનતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જેમાં 2011નો રેકોર્ડ 0.9 મિલીગ્રામ/સે. મી. 3 કોઈપણ જાણીતા ઘનના સૌથી નીચા મૂલ્યોમાંનો એક છે. 1 મિલીગ્રામ/સે. મી. 3 નો અગાઉનો વિક્રમ સિલિકા એરોગેલ્સ દ્વારા રાખવામાં આવ્યો હતો, અને એરોગ્રાફાઇટની ઘનતા 0.20 મિલીગ્રામ/સે. મી. 3 હોવાનો દાવો કરવામાં આવે છે. યાંત્રિક રીતે, આ માઇક્રોલેટીસ વર્તણૂકીય રીતે ઇલાસ્ટોમર્સ જેવા જ હોય છે અને નોંધપાત્ર સંકોચન પછી લગભગ સંપૂર્ણપણે તેમના આકારને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. આ તેમને અગાઉના એરોગેલ્સ પર નોંધપાત્ર ફાયદો આપે છે, જે બરડ, કાચ જેવા પદાર્થો છે. ધાતુના માઇક્રોલેટીસમાં આ ઇલાસ્ટોમેરિક ગુણધર્મ વધુમાં કાર્યક્ષમ આંચકા શોષણમાં પરિણમે છે. તેમના યંગનું મોડ્યુલસ E એ એરોગેલ્સ અને કાર્બન નેનોટ્યૂબ ફીણમાં E ~ ρ3 ની સરખામણીમાં ઘનતા ρ, E ~ ρ2 સાથે વિવિધ સ્કેલિંગ દર્શાવે છે. એપ્લિકેશન્સ ધાતુના માઇક્રોલેટીસ આંચકા શોષક જેવા થર્મલ અને કંપન અવાહકમાં સંભવિત ઉપયોગો શોધી શકે છે, અને બૅટરી ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ઉત્પ્રેરક આધાર તરીકે પણ ઉપયોગી સાબિત થઈ શકે છે. વધુમાં, સંકુચિત થયા પછી તેમની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા ફરવાની માઇક્રોલેટીસની ક્ષમતા તેમને વસંત જેવા ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય બનાવી શકે છે. ઓટોમોટિવ અને એરોનોટિકલ ઉત્પાદકો અત્યંત હળવા વજનના અને કાર્યક્ષમ માળખાઓ વિકસાવવા માટે માઇક્રોલેટિસ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે, જે ઉચ્ચ પ્રદર્શન ધરાવતા વાહનો માટે એક જ ઘટકમાં માળખાકીય મજબૂતીકરણ અને હીટ ટ્રાન્સફર જેવા બહુવિધ કાર્યોને જોડે છે. સમાન સામગ્રી પોલિમરીક રેપિડ-પ્રોટોટાઇપ ટ્રસ પર ઇલેક્ટ્રોડિપોઝીટેડ નેનોક્રિસ્ટલાઇન નિકલ સ્તર ધરાવતી સમાન પરંતુ ગાઢ સામગ્રી, 2008 માં યુનિવર્સિટી ઓફ ટોરોન્ટોના સંશોધકો દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી. 2012 માં, જર્મન સંશોધકોએ એરોગ્રાફાઇટ તરીકે ઓળખાતું કાર્બન ફીણ બનાવ્યું હતું, જે ધાતુના માઇક્રોલેટીસ કરતાં પણ ઓછી ઘનતા ધરાવે છે. 2013 માં, ચીનના વૈજ્ઞાનિકોએ કાર્બન આધારિત એરોગેલ વિકસાવ્યું હતું જે હજી પણ હળવા હોવાનો દાવો કરવામાં આવ્યો હતો. ટ્યુબ-આધારિત નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ જેવા નેનોલેટીસ નાના પાયે સમાન માળખાં છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ યુ ટ્યુબ દ્વારા સંકોચનમાંથી પસાર થતા ધાતુના માઇક્રોલેટિસનો વીડિયો. અમેરિકન શોધો વિજ્ઞાનમાં ફીણ 2011 ઓછામાં ઓછી ગાઢ વસ્તુઓ