Een team van Amerikaanse en Chinese chemici heeft goed gekeken naar de structuren in bamboe en in tanden. Op basis daarvan hebben ze een betere soort staal ontwikkeld.

Voor de meeste toepassingen moet staal verschillende eigenschappen hebben. Het moet sterk genoeg zijn om zware lasten te kunnen dragen en toch buigzaam zijn om te voorkomen dat het ineens uit elkaar spat. Om dat voor elkaar te krijgen, hebben Yuntian Zhu en collega’s zich laten inspireren door natuurlijke materialen als bamboe en tanden.

Wat die gemeen hebben, is dat ze zijn opgebouwd uit microstructuren die verschillend van grootte zijn (zie het plaatje linksboven). Het nieuwe staal is dan ook als het ware opgebouwd uit lagen. De staalkorrels aan de buitenkant hebben een middellijn van 96 nanometer (0,000096 millimeter, zo’n duizend keer dunner dan een velletje papier).

Hard en buigzaam

Hoe dieper je in het materiaal doordringt, hoe groter de korreltjes worden. In de kern zijn ze 35 micrometer (0,035 millimeter), oftewel een kleine driehonderd keer groter dan de staalkorrels aan de buitenkant. Door de kleinere structuren aan de buitenkant wordt het staal veel harder en door de grovere structuren in de diepere lagen blijft het toch buigzaam. Bij ‘lagen’ moet je overigens niet in centimeters denken. Het plaatje staal dat het team fabriceerde is namelijk maar 1 millimeter dik.

Het nieuwe staal zal de komende jaren ongetwijfeld zijn weg vinden naar allerlei toepassingen.

Bronnen: PNAS, Popular Mechanics

Beeld: Yuntian Zhu