Новости

Ученые разработали сверхлегкую углеродную наноструктуру, которая прочнее алмаза

Ученые нашли новый способ структурировать углерод на наноуровне, создав структуру превосходящую алмаз по соотношению прочности и плотности.

Несмотря на то, что крошечная углеродная решетка была изготовлена и испытана в лаборатории, еще очень далеко от ее практического использования. Но этот новый подход может помочь нам создавать более прочные и легкие материалы в будущем, что представляет большой интерес для таких отраслей, как аэрокосмическая и авиационная.

То, о чем мы здесь говорим, это нечто, известное как нанолатические структуры — пористые структуры, подобные той, что на изображении выше, состоит из трехмерных углеродных стоек и фигурных скобок. Благодаря своей уникальной структуре они невероятно прочные и легкие.

Обычно эти нанолатики основаны на цилиндрическом каркасе (они называются лучевыми нанолатиками). Но команда теперь создала пластинчатые нанолатики, структуры, основанные на крошечных пластинках.

Основываясь на экспериментах и ​​расчетах, пластинчатый подход обещает увеличение прочности на 639% и увеличение жесткости на 522% по сравнению с наноструктурным методом пучка.

Чтобы окончательно протестировать эти материалы в лаборатории, исследователи использовали сложный процесс лазерной 3D-печати, называемый двухфотонной полимеризацией с прямой лазерной записью, в котором, по существу, используются тщательно управляемые химические реакции внутри лазерного луча для вытравливания форм в самых маленьких масштабах.

Используя жидкую смолу, чувствительную к ультрафиолетовому излучению, процесс излучает фотоны на смолу, чтобы превратить ее в твердый полимер определенной формы. Затем необходимы дополнительные шаги для удаления избытка смолы и нагревания конструкции, чтобы закрепить ее на месте.

То, что ученым удалось здесь сделать, фактически приближается к максимальной теоретической жесткости и прочности материала этого типа — границ, известных как верхние границы Хашина-Штрикмана и Сюке.

Как подтверждается сканирующим электронным микроскопом, это первые реальные эксперименты, которые показывают, что теоретические пределы прочности могут быть достигнуты, хотя мы все еще далеки от возможности производства этого материала в более широком масштабе.

На самом деле, часть прочности материала заключается в его крошечном размере: когда такие объекты сжимаются до 100 нанометров — в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса — поры и трещины в них становятся все меньше, уменьшая потенциальные дефекты.

Что касается того, как эти нанолаттики могут в конечном итоге использоваться, они, безусловно, будут интересны авиационно-космической промышленности — сочетание прочности и низкой плотности делает их идеальными для самолетов и космических кораблей.

Исследование было опубликовано в Nature Communications.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Тени Луны могли содержать микробы. Вот почему это беспокойство.

Могут ли микробы выжить в постоянно тенированных регионах (PSR) Луны? Осевой наклон. Это исследование может…

03.04.2025

Звезды тоже получают черви, и «песни» могут рассказать нам свою историю

«Музыка» станородок-огромные вибрации, вызванные разрывами пузырьков газа, которые волнуют по всему телам многих звезд-могут раскрыть…

03.04.2025

Паркер -зонд повторяет щетку с солнцем в Сорвиголова

Солнечный зонд Parker's NASA повторил свои рекордсменные показатели декабря 2024 года, провалившись в рамках ожапывающего…

02.04.2025

«Городской убийца» астероидный удар по-прежнему возможным (только не с землей)

Как раз тогда, когда вы думали, что можете расслабиться о предполагаемом «городском убийце» астероида 2024…

02.04.2025

Огромный 56-мильный разбил частиц возможен, говорит CERN Report

Европа лаборатория CERN заявила в понедельник, что подробный анализ не выявил никаких технических препятствий для…

01.04.2025

Новая «полудействие», наполовину огневая фаза вещества, скрывающаяся в магните

Экзотическое состояние материи было обнаружено, скрывающимся в предыдущем экзотическом состоянии, которое обнаружилось в магнитном соединении…

01.04.2025