Дослідники створили самоукрепляющійся нанокомпозит

Ісследователі з університету Райса створили синтетичний матеріал, який стає прочней від повторюваних навантажень, подібно до того, як в біологічному тілі зміцнюються кістки і м'язи в ході неодноразових тренувань.

Работа Пулікеля Аджая, професора машинобудування, матеріалознавства та хімії, показує можливості полімерних нанокомпозитів з вставками вуглецевих нанотрубок. Команда повідомила про своє відкриття в журналі ACS Nano за цей місяць.

Хітрость тут полягає, мабуть, в складному, динамічному взаємодії між наноструктурами і полемерамі в ретельно спроектованих нанокомпозитних матеріалах.

Брент Кері, післядипломний студент з лабораторії Аджая, виявив це цікава властивість, коли тестував втомні властивості створеного ним композиту, складається з нанотрубок і полідиметилсилоксану (ПДМС), інертного, гумоподібної полімеру. На його здивування, повторювана навантаження на матеріал, не тільки не пошкодила його, але і зробила щільніше.

Кері, чиє дослідження було проведено на стипендію від НАСА, виявив, що після значних 3. 5 мільйонів стисків, (п'ять у секунду) в перебігу тижня, міцність композиту збільшилася на 12 відсотків, при цьому демонструючи потенціал для подальшого поліпшення.

Команда не може з упевненістю сказати, чому їх синтетичний матеріал поводиться подібним чином. "На даний момент, ми відкинули версію про подальшу освіту поперечних зв'язків у полімері", - сказав Кері. "Аналіз показує, що між полімером і нанотрубками дуже мала хімічна зв'язок, якщо взагалі є, і схоже, що ці рухливі зв'язки розвиваються під впливом стресу ".

Оні також виявили ще одну особливість цього унікального феномену: просте стиск матеріалу не змінювало його властивостей. Тільки динамічний стрес - деформація знову і знову - робила його прочней.

Кері порівняв їх матеріал з кістками. "Поки ви регулярно піддаєте стресу кістки в тілі, вони залишаться міцними", - сказав він. "Приміром, кістки в тій руці теннесіста, в якій він тримає ракетку, міцніше. По суті, це адаптивний механізм, який наше тіло використовує для того, щоб протистояти навантаженням ".

"Наш матеріал схожий в тому сенсі, що статична навантаження не викликає змін. Необхідна динамічна навантаження, щоб змінити його властивості".

Хрящі можуть служити ще кращим аналогом - і можуть навіть виявитися майбутнім кандидатом на заміну даними Нанокомпозити. "Зрозуміло, чому такі властивості привабливі для застосування в штучних хрящах, які реагують на навантаження, яким вони піддаються, при цьому залишаючись еластичними в тих місцях, що не піддаються навантаженням ", - сказав Кері.

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов