Przezroczyste aluminium – przyszłość nadeszła
Przezroczyste jak szkło i pancerne jak stalowy sejf. Jest w stanie zatrzymać serię pocisków z karabinu maszynowego przy grubości materiału mniejszej niż pięć centymetrów. O niezwykłej wytrzymałości aluminium pisaliśmy nie raz w kontekście roli, jaką odgrywa dzisiaj w budownictwie ale wynalazek, który przedstawimy w tym artykule, to historia z całkiem innej bajki. Niczym z filmu z science fiction…
Skojarzenie z fantastyką jest zresztą w tym przypadku całkowicie uzasadnione. Większość laików nie ma nawet pojęcia, jak wiele współczesna nauka zawdzięcza klasykowi gatunku SF pod tytułem „Star Trek”. Z tego serialu pochodzi między innymi pojęcie „czarnej materii”, a w jednym z filmów legendarnej serii pojawiło się również po raz pierwszy pojęcie „przezroczystego aluminium”. Bohaterowie przy pomocy tego niesamowitego tworu skonstruowali gigantyczne akwarium dla wielorybów, w którym zwierzęta mogły przetrwać podróż w czasie. Brzmi zabawnie i niedorzecznie, ale transparentne, superwytrzymałe aluminium to nie żart, lecz autentyczny obiekt prac najwybitniejszych naukowców i inżynierów.
Po raz pierwszy przezroczystą formę czystego aluminium uzyskali oksfordzcy badacze przed kilkoma laty. Dokonali tego, traktując cienką folię aluminiową promieniem lasera rentgenowskiego o wielkiej mocy, co doprowadziło do „wybicia” elektronu i powstania nieznanego wcześniej nauce stanu skupienia materiału. Uzyskana substancja była bardzo gorąca, lecz gęsta i stabilna oraz niemalże całkowicie niewidzialna pod ultrafioletem, jednak utrzymywała się w takim stanie przez ekstremalnie krótki czas w warunkach laboratoryjnych. Odkrycie pozostaje dziś jednak tylko naukową ciekawostką. To, co dziś w świecie inżynierii nazywa się „przezroczystym aluminium”, tak naprawdę jest tlenoazotkiem glinu.
AlON. Tak brzmi w istocie nazwa produktu, któremu wyglądem i strukturą bardzo blisko jest do fantastycznego wynalazku, jaki pojawił się we wspomnianym odcinku „Star Treka”. Rzeczywistość po raz kolejny dogoniła wizje fantastów (lub to naukowcy zainspirowani wizjami scenarzystów science fiction, zadecydowali tak o kierunku swoich badań). AlON nie jest jeszcze materiałem powszechnie wykorzystywanym, ale z jego nadzwyczajnych właściwości chętnie czerpie już (jak to zwykle bywa w przypadku najnowszych technologii) amerykańskie wojsko. Przezroczyste aluminium służy do produkcji rakiet, niezwykle mocnych soczewek optycznych, ale przede wszystkim szyb pancernych. W trakcie testów taka szyba o grubości zaledwie czterech centymetrów była w stanie zatrzymać 50-kalibrowy pocisk z broni maszynowej, który bez problemu przebija się przez dwukrotnie grubsze szkło pancerne.
Produkcja przezroczystego aluminium zaczyna się od białego proszku, jakim jest tlenoazotek glinu, związek chemiczny o silnych właściwościach ognioodpornych. Umieszcza się go w gumowej matrycy o kształcie przedmiotu, jaki chcemy pozyskać, następnie zaś matryca z proszkiem ląduje w płynie hydraulicznym, gdzie wytwarzane jest ekstremalnie wysokie ciśnienie tysiąca atmosfer. Proces ten nazywa się prasowaniem izostatycznym i często wykorzystywany jest w metalurgii proszków. Uzyskany w ten sposób materiał „piecze się” następnie przez kilka dni w temperaturze dwóch tysięcy stopni Celsjusza. Polerowanie jest finalnym etapem produkcji, który zapewnia przezroczystość równą szybie laminowanej. Co więcej, powierzchnia wykonana z tlenoaztoku glinu zachowuje przejrzystość także po „przyjęciu” kilku kul. Jak nietrudno sobie wyobrazić, może to stanowić duży atut na przykład w trakcie ucieczki wozem pancernym pod ostrzałem.
Zaletą Alonu jest również jego lekkość. Szyba z przezroczystego aluminium zapewnia lepszą ochronę niż dwukrotnie cięższa kuloodporna szyba laminowana. Brzmi to wszystko niesamowicie, dlaczego więc „przezroczyste aluminium” nie jest już używane na całym świecie przez służby porządkowe, armię i biznes ochroniarski? Odpowiedzią, jak w większości przypadków, jest ekonomia. Kuloodporne szyby aluminiowe to nadal wynalazek młody i drogi w wytwarzaniu. Pracujący nad jego udoskonaleniem naukowcy są jednak optymistami i wierzą, że niebawem rozpowszechni się w przemyśle, zapewniając skuteczniejszą ochronę życia żołnierzy, policjantów, ochroniarzy i VIP-ów zagrożonych polem rażenia kul z broni automatycznej. Na razie AlON stanowi niezbity dowód, że aluminium (samoistnie czy w kombinacji z innymi pierwiastkami) to materiał przyszłości!