Используемые материалы всегда определяли уровень прогресса человечества, подтверждением этому служат такие известные термины, как «Каменный век» и «Бронзовый век». А сейчас человечество находится в периоде, который можно охарактеризовать, как «Молекулярный век», ведь ученые уже имеют возможность контролировать вещества на атомарном, молекулярном уровне и создавать новые материалы, обладающие поразительными свойствами. В этом направлении работает группа из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), возглавляемая Йенсом Бауэром (Jens Bauer), которая разработала и изготовила при помощи технологии лазерной трехмерной печати новый материал, плотность которого меньше плотности воды, но его прочность превышает прочность некоторых сортов стали. «Наш материал является первым экспериментальным доказательством того, что такие материалы могут существовать и их можно производить» – рассказывает Бауэр.

Все известные на сегодняшний день материалы могут быть представлены в виде одной диаграммы, осями которой являются плотность и прочность материала. Средняя очка оси Х, имеющая значение 1000 кг/м3, соответствует плотности воды, все материалы, находящиеся слева от этой точки, легче чем вода, и как можно увидеть, что существует достаточно мало плотных однородных материалов, плотность которых меньше плотности воды. Большинство таких материалов являются пористыми материалами, такими как дерево или костные ткани. Внешне такие материалы кажутся однородными, но при рассмотрении через микроскоп можно увидеть то, что они состоят из крошечных структур, между которыми существуют пустые промежутки.

Уже достаточно долгое время ученым, при помощи расчетов и компьютерных моделей, было известно о возможности создания прочных и легких материалов, структура которых состоит из крошечных элементов, размеры которых сопоставимы с диаметром человеческого волоса. Но до последнего времени не было никакой технической возможности создать такие материалы в реальности. И лишь не так давно немецкая компания под названием Nanoscribe создала лазерные системы, которые можно использовать для производства микроструктуризированных материалов. Система Nanoscribe использует гелеобразный полимер, который полимеризуется в свете лазера, луч которого может быть сфокусирован в любой точке пространства.

Однако, чисто полимерные материалы, изготовленные при помощи технологии Nanoscribe, не столь прочны, как этого хотелось бы. Поэтому Бауэр и его группа при помощи специальной технологии нанесли на поверхности структуры материала 50-нанометровый слой окиси алюминия, корунда. Этот слой, конечно, увеличил значение плотности материала, но все же значение плотности осталось ниже значения плотности воды. При этом, материал может выдерживать внешнюю нагрузку, оказывающую давление 280 МПа, давление, которое не выдерживают некоторые сорта стали.

Однако, у данной технологии еще существует ряд ограничений, система Nanoscribe способна производить объекты, размерами всего в несколько десятков микрон, а будущие варианты установок будут способны производить объекты, размеры которых будут исчисляться единицами миллиметров. Естественно, возможностей и первого и второго вариантов недостаточно для любого реального применения вышеописанной технологии.

Однако, такое положение вещей с учетом нынешних темпов развития технологий, таких как лазерная трехмерная печать и новые полимерные материалы, будет сохраняться еще не очень долго. И в недалеком будущем новые легковесные, но невероятно прочные материалы можно будет найти в самых разных местах, начиная от лыж и заканчивая плоскостями крыльев летательных аппаратов.