211service.com
Īpaši spēcīgs un viegls jauns materiāls
Jauna veida materiāls, kas sastāv no nanomēroga statņiem, kas krusteniski sagriezti kā maza Eifeļa torņa statņi, ir viena no spēcīgākajām un vieglākajām vielām, kas jebkad ražota.
Sīkas kopnes : Jaunā materiāla skenējošā elektronu mikroskopa attēls atklāj tā keramikas nanorežģus.
Ja pētnieki spēs izdomāt, kā izgatavot preces lielos daudzumos, to varētu izmantot kā konstrukcijas materiālu lidmašīnu un kravas automašīnu izgatavošanai, kā arī akumulatoru elektrodos.
Pētnieki Caltech materiālu zinātnieka vadībā Džūlija Grīra atklāja, ka, rūpīgi izstrādājot nanomēroga statņus un savienojumus, tie varētu izgatavot keramiku, metālus un citus materiālus, kas pēc sasmalcināšanas var atgūties, piemēram, sūklis. Materiāli ir ļoti spēcīgi un pietiekami viegli, lai peldētu pa gaisu kā spalva. Darbs tiek publicēts šodien žurnālā Zinātne .
Parastos materiālos stiprība, svars un blīvums ir savstarpēji saistīti. Piemēram, keramika ir izturīga, bet arī smaga, tāpēc to nevar izmantot kā konstrukcijas materiālus, kur svars ir kritisks, piemēram, automašīnu virsbūvēs. Un, kad keramika neizdodas, tā mēdz katastrofāli sabojāt, saplīstot kā stikls.
Bet nanomērogā tie paši noteikumi nav spēkā. Šajā izmēru diapazonā keramikas strukturālās un mehāniskās īpašības kļūst mazāk saistītas ar tādām īpašībām kā svars, un tās var precīzāk mainīt.
Keramikas izstrādājumiem mazāks ir stingrāks, saka Grīrs, kurš tika nosaukts par vienu no tiem MIT tehnoloģiju apskats ’s 35 novatori, kas jaunāki par 35 gadiem 2008. gadā par darbu pie nanomēroga mehānikas. Tas nozīmē, ka nanomēroga kopnes, kas izgatavotas no keramikas materiāliem, var būt gan ļoti vieglas — tas nav pārsteidzoši, jo tās galvenokārt ir gaiss — un ārkārtīgi izturīgas.
2011. gadā pētnieki plkst HRL laboratorijas , privāta inženiertehnisko pētījumu kompānija, izveidoja vienu no vieglākajiem materiāliem, kas jebkad izgatavoti – dobu metāla cauruļu mikrorežģi. Grīrs sadarbojās ar uzņēmumu, lai raksturotu materiālu, un vēlāk izvēlējās uzņemties lielāku izaicinājumu izgatavot keramiku ar līdzīgām īpašībām. Tam bija nepieciešamas precīzas struktūras nanomērogā, kas nozīmē, ka materiālus ir vēl grūtāk ražot.
Lai izgatavotu keramikas nanofermas, Grīra laboratorija izmanto metodi, ko sauc par divu fotonu interferences litogrāfiju. Tas ir līdzīgs ļoti zemas ražības 3-D lāzerprinterim.
Vispirms viņi izmanto šo metodi, lai no polimēra izveidotu vēlamo struktūru, režģi. Pēc tam polimēru režģis tiek pārklāts ar keramiku, piemēram, alumīnija oksīdu. Skābekļa plazma izkodina polimēru, atstājot aiz sevis dobu keramikas cauruļu režģi.
Grīra laboratorija parādīja, ka, mainot cauruļu sienu biezumu, ir iespējams kontrolēt, kā materiāls sabojājas. Kad sienas ir biezas, keramika saplīst zem spiediena, kā paredzēts. Bet kopnes ar plānākām sienām, tikai 10 nanometrus biezas, saspiežot sasprādzējas un pēc tam atgūst savu formu.
Jūs negaidāt, ka šie materiāli atjaunosies — jūs sagaidāt, ka tie būs trausli un saplīsīs, saka Kristofers Spadačīni , inženieris, kurš specializējas materiālu ražošanā ASV Enerģētikas departamenta Lorensa Livermoras Nacionālajā laboratorijā Kalifornijā.
Jaunie materiāli varētu būt īpaši interesanti izmantošanai baterijās, atzīmē Nikolass Fans , MIT inženieris, kurš arī strādā pie nanostrukturētas keramikas. Nanostruktūrām ir ļoti liels virsmas laukums, un tās ir vieglas – kombinācija, kas varētu radīt ātri uzlādējamu akumulatoru, kas ērtā iepakojumā uzglabā daudz enerģijas. Patiesībā Grīra saka, ka viņa sadarbojas ar Vācijas elektronikas uzņēmumu Bosch izmantot viņas dizainu litija-gaisa akumulatoriem.