Bilim adamları, nano ölçekte karbonu yapılandırmanın yeni bir yolunu buldular ve elması güç / yoğunluk oranında aşan bir yapı oluşturdular.
Küçük karbon ızgaranın laboratuvarda üretilmiş ve test edilmiş olmasına rağmen, pratik kullanımından hala çok uzaktır. Ancak bu yeni yaklaşım, gelecekte havacılık ve havacılık gibi endüstriler için büyük ilgi gören daha güçlü, daha hafif malzemeler yaratmamıza yardımcı olabilir.
Burada bahsettiğimiz şey, nanolatik yapılar olarak bilinen bir şey – yukarıdaki görüntüdeki gibi gözenekli yapılar, üç boyutlu karbon desteklerden ve kıvrık parantezlerden oluşuyor. Eşsiz yapıları sayesinde inanılmaz derecede güçlü ve hafiftirler.
Tipik olarak, bu nanolatikler silindirik bir çerçeveye dayanır (bunlara ışın nanoatiği denir). Ancak ekip şimdi küçük lamellere dayalı yapılar olan lamel nanolatikler yarattı.
Deneylere ve hesaplamalara dayanan lamellar yaklaşım, nanoyapılı kiriş yöntemine göre mukavemette% 639 ve sertlikte% 522 artış vaat ediyor.
Bu malzemeleri laboratuvarda kesin olarak test etmek için araştırmacılar, kalıpları en küçük ölçekte aşındırmak için esasen bir lazer ışını içinde dikkatlice kontrol edilen kimyasal reaksiyonları kullanan, doğrudan lazer yazma iki foton polimerizasyonu adı verilen karmaşık bir 3D lazer baskı işlemi kullandılar.
UV'ye duyarlı bir sıvı reçine kullanarak, proses, belirli bir şekle sahip katı bir polimere dönüştürmek için reçine üzerine fotonlar yayar. Daha sonra fazla reçineyi çıkarmak ve yapıyı yerinde tutmak için ısıtmak için ek adımlar gerekir.
Bilim adamlarının burada yapabildikleri, aslında bu tür malzemenin maksimum teorik sertliğine ve gücüne – Khashin-Shtrikman ve Suke'nin üst sınırları olarak bilinen sınırlara – yaklaşmaktır.
Taramalı elektron mikroskobu tarafından onaylandığı gibi, bunlar teorik nihai güçlere ulaşılabileceğini gösteren ilk gerçek deneylerdir, ancak bu malzemeyi daha büyük ölçekte üretebilmekten hala çok uzaktayız.
Aslında, malzemenin gücünün bir kısmı küçük boyutunda yatıyor: Bu tür nesneler 100 nanometreye (bir insan saçının kalınlığından bin kat daha az) sıkıştırıldığında, içlerindeki gözenekler ve çatlaklar küçülüyor ve olası kusurları azaltıyor.
Bu nanoliklerin nihayetinde nasıl kullanılabileceği konusunda, kesinlikle havacılık endüstrisinin ilgisini çekecekler – güç ve düşük yoğunluğun kombinasyonu onları uçak ve uzay aracı için ideal kılıyor.
Çalışma Nature Communications'da yayınlandı.
Kaynaklar: Fotoğraf: (Cameron Crook ve Jens Bauer / UCI)
