Углеродных наноструктур создан, что сильнее, чем бриллианты

Исследователи из Университета Калифорнии, Ирвин и другие учреждения проэктировали плиты-nanolattices — наноразмерных углеродных структур, которые, сильнее, чем алмазы как отношение прочности к плотности.

В недавнем исследовании, в природе связь, ученые сообщите об успехе в разработке концепции и изготовлении материал, который состоит из тесно связанных, закрытые ячейки пластины вместо цилиндрических стержней общим в таких структурах за последние несколько десятилетий.

«Предыдущие пучка на основе конструкции, при большой интерес, еще не был так эффективен с точки зрения механических свойств», — сказал автор Йенс Бауэр, ККИ исследователь в механической и аэрокосмической инженерии. «Этот новый класс плиты-nanolattices, что мы создали значительно сильнее и жестче, чем лучший луч-nanolattices».

По данным издания, команда, как было показано, чтобы улучшить среднюю производительность цилиндрического пучка на основе архитектур до 639 процентов в силы и 522% в жесткости.

Члены разработанных лабораторных материалов Лоренцо Valdevit, профессор ККИ материаловедения и машиностроения, а также механической и аэрокосмической инженерии, верификация их результатов с использованием сканирующего электронного микроскопа и других технологий, предоставляемых Ирвин научно-исследовательского института материалов.

«Ученые предсказали, что nanolattices расположены в пластине-основе дизайн будет невероятно сильным», — сказал ведущий автор Кэмерон жулик, ККИ аспирант в области материаловедения и машиностроения. «Но сложность в изготовлении конструкций, этот способ означает, что теория никогда не была доказана, пока мы не преуспели в этом».

Сказал Бауэр достижение команды опирается на сложные 3D процесс лазерной печати называемой двухфотонной литографии прямой лазерной записи. В качестве УФ-светочувствительная смола добавляется слой за слоем, материал становится твердым полимерным в точках, где два фотона навстречу. Техника способна вынести повторяющиеся ячейки, которые станут тарелки с лица тонкие, как 160 нанометров.

Сказал Бауэр достижение команды опирается на сложные 3D процесс лазерной печати называемой двухфотонной полимеризации прямой лазерной записи. Как лазер фокусируется внутри капли ультрафиолета-светочувствительные жидкая смола, материал становится твердым полимером, где молекулы одновременно нажмите на два фотона. С помощью сканирования лазером или перенос этапа в трех измерениях, техника способны оказывать периодические механизмов клеток, каждая из которых состоит из сборки пластин тонкой, как 160 нанометров.

Одним из нововведений группы была включать в себя крошечные отверстия в пластинах, которые могут быть использованы, чтобы удалить излишки смолы из готового материала. В качестве заключительного шага решетки проходят через пиролиза, в которой они нагреваются до 900 градусов по Цельсию в вакууме в течение одного часа. По данным Бауэра, конечным результатом является кубическая решетка из стеклоуглерода, который имеет высокую прочность ученых когда-либо считалось возможным для такого пористого материала.

Бауэр сказал, что другой цели и выполнения исследования было эксплуатировать врожденное механическое воздействие основного вещества. «А вы возьмите любой кусок материала и значительно уменьшить ее размер до 100 Нм, оно приближается к теоретической кристалл без пор и трещин. Снижение этих недостатков увеличивает общую прочность системы», — сказал он.

«Никто никогда не сделал эти структуры независимо от масштаба раньше», — добавил Valdevit, который руководит Институтом ККИ для проектирования и производства инноваций. «Мы были первой группой, чтобы экспериментально проверить, что они могут выполнить так же, как предрекали, а также продемонстрировать архитектуру материал беспрецедентную механическую прочность.»

Nanolattices огромные перспективы для инженеров-строителей, особенно в аэрокосмической, потому что надеялись, что их сочетание прочности и низкой плотности значительно повысит производительность самолетов и космических аппаратов.

сделать разницу: спонсорские возможности