In un nuovo articolo pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ), ricercatori nel laboratorio di Julia R. Greer, professore di Scienza dei Materiali, Ingegneria meccanica e ingegneria medica, hanno progettato un nuovo tipo di nanostruttura gerarchica che è più forte delle precedenti strutture reticolari e si riprende con meno danni dopo la compressione. Strutture ingegnerizzate gerarchiche, come la Torre Eiffel, sono progettati come frattali, ripetendo schemi che sono gli stessi, o auto-simile, ad ogni livello di ingrandimento.
"È fondamentalmente un reticolo di travi fatto di un reticolo di travi, con la dimensione più piccola di circa 10, 000esimo del tuo diametro di capelli, "dice Lucas Meza, uno studente laureato del quarto anno nel laboratorio Greer e il primo autore della carta. "Si chiama reticolo di secondo ordine. Più reticoli di travi sono fatti di reticoli di travi, più alto è l'ordine della gerarchia."
Meza e i suoi colleghi hanno sperimentato diverse versioni di questa architettura, con i risultati di questi studi mostrati in questi video. Il nanoreticolo costituito da travi cave di ceramica ha mostrato la massima "recuperabilità, "o rimbalzare indietro, anche dopo essere stato gravemente deformato. Ciò avviene attraverso un processo noto come instabilità della conchiglia, in cui la ceramica può accartocciarsi come un pezzo di carta sotto stress e poi riprendersi quando lo stress viene rimosso.
Su scale più grandi dei nanometri, la ceramica si guasta spesso a causa di crepe e difetti (una tazza di caffè caduta dimostrerà questo effetto). Ma a spessori di circa 20 nanometri, lo spessore del guscio di una trave cava, la ceramica si avvicina alla sua forza materiale teorica perché la probabilità di trovare un difetto o una crepa in qualcosa di così sottile è significativamente ridotta. Rappresenta la "vera" quantità di forza che un materiale può sopportare se non presenta difetti. Sebbene il reticolo nel video sia al 99 percento di aria, la sua forza è paragonabile a quella di strutture in schiuma più dense di due ordini di grandezza.
