Наиболее тонкими из известных науке материалов на сегодняшний момент являются графен и другие аналогичные вещества, толщина которых в поперечнике равна одному атому. Казалось бы, эти субстанции являются отличным исходным веществом для создания супертонких изделий. Но преимущества одноатомных материалов оборачиваются в их недостатки, поскольку они попросту не способны из-за своей малой толщины удерживать форму и стремятся свернуться подобно тонкому листу бумаги. Чтобы решить подобное затруднение и сохранить исходные свойства сверхтонких субстанций, графеноподобные материалы наносят на специальные подложки, которые помогают удерживать заданную форму неизменной.

Экспериментально-исследовательская группа из университета Пенсильвании создала специальный подложечный материал, который хорошо подходит для удержания на своей поверхности одноатомных материалов, обладает малой толщиной,высокой прочностью и надежно сохраняет первоначально заданную конфигурацию изделия. К тому же новый материал хорошо выдерживает внешние нагрузки и деформации, и способен самостоятельно восстанавливать изначально заданную форму.

Для изготовления подложечного материала за основу исследователи взяли оксид алюминия. Пленки материала выращивали послойно, постепенно наращивая их толщину. При достижении поперечного размера более 25 нанометров материал начал обретать очень высокую прочность. Для конструкционного увеличенияпрочности подложки ее изготавливали не в виде сплошных пластин, а специальным образом формировали сотоподобную конфигурацию. В результате получившаяся подложка площадью один квадратный метр при толщине от 25 до 100 нанометров по весу не превышает 100 миллиграмм.

По словам Игоря Баргатина, одного из ведущих специалистов исследовательской группы, они ожидали, что новый подложечный материал будет очень легко ломаться, поскольку оксид алюминия по сути является керамикой с высокой хрупкостью. Но изготовленный ими сотообразный материал оказался весьма прочным, хорошо выдерживал различные виды нагрузочных деформаций и даже восстанавливал свою исходную форму после снятия нагрузок. Новый материал по своим характеристикам больше напоминал эластичный пластик, а не хрупкую керамику. Подобные свойства материала оказались настоящей неожиданностью и для самих изобретателей.

Применение подобной упругой подложки позволит задействовать ее в самых разных областях и обойти массу ограничений, возникавших при использовании более традиционных материалов с низкой устойчивостью к нагрузкам. Не стоит забывать и о сотовидной структуре материала, благодаря чему подложка значительно лучше выдерживает нагрузки и справляется с микротрещинами. В случае возникновения повреждений в структуре материала трещина, как правило, не выходит за пределы одной соты, что значительно увеличивает общую износоустойчивость подложки.

Конструкторы видят применение своего нового материала не только в качестве подложки для сверхтонких одноатомных материалов. Исследователи уверены, что новый сотоподобный материал найдет свое применение в авиатехнике, ракетостроительстве, робототехнике и многих других сферах деятельности, где крайне важно использовать прочные тонкие материалы с минимальным весом.

Одни из самых тонких природных материалов, например, крылья у летающих насекомых,в толщину составляют несколько микрон. Благодаря своему клеточному строению их толщина попросту не может быть меньше. По словам Игоря Баргатина, до этого искусственные крылья с наименьшей толщиной в полмикрона изготавливались из майларовой пленки, растянутой на специальном каркасе. Если же создавать крылья для роботов-насекомых из нового сотового материала, то их толщина будет на порядок тоньше и легче майларовых, а для их изготовления не нужны дополнительные каркасные конструкции.