-
Не смотря на то, что попытки взять очень прочные структуры из металлов и графена уже предпринимались, искомого удалось добиться лишь сейчас. Всё дело, как выяснилось, в верном подборе слоёв.
Сеунг Мин (Seung Min) из Корейского научного университета передовых изучений (KAIST) вместе с сотрудниками создал новый композитный материал с необыкновенным компонентом — графеном.
Графен и сам по себе достаточно прочен (в 200 раз прочнее стали), наряду с этим его возможно сгибать и вытягивать без утраты механических особенностей. Но у него имеется неприятности, среди которых — отсутствие и дороговизна способов вправду массового производства. В этом смысле его применение в композитах перспективно: потому, что графен — материал одноатомной толщины, для армирования (по сравнению с другими материалами) его нужно не так много.
Рис. 1. Схема выращивания нанокомпозита (тут и ниже иллюстрации KAIST).
Корейские материаловеды взяли композит с графеном в виде центрального слоя между страницами никеля и меди. В итоге прочность первого металла повысилась в 500, а второго — в 180 раз относительно показателей чистых веществ.
Американские исследователи, воображающие военного науку, уже создали наноматериал, в котором металлы армировались графеном, но повышения его прочности добиться не удалось, и обстоятельства этого не были ясны.
Корейцы же, дабы избежать аналогичного фиаско, представили многослойную структуру из металлов и графена с применением химического парофазного осаждения, напыляя графен на металл, а после этого повторяя процесс, всегда с применением только однослойного графена, чего прежде сделать не получалось.
Как выяснилось,
главным в этом техпроцессе было расстояние между отдельными пластами «бутерброда» — толщина железных слоёв. Выдерживая её на уровне 70 нм, удалось достигнуть прочности в много раз выше обычной для чистой меди, другими словами материал был прочнее алюминиевых сплавов. С никелем подобный «зазор» не сработал, и оптимальным выяснилось расстояние в 180 нм.
Как отмечают учёные,
чем меньше зазор, тем тяжелее дислокациям в металлах начать перемещение при деформации от нагрузки. Следовательно, такое сближение увеличивает прочность.
А самое любопытное вот в чём:
графен, составлявший 0,00004 процентов от общего веса композита, дал отличие в прочности в много раз.
Рис. 2. В то время, когда прослойки металла между графеновыми слоями уже определенного уровня, перемещение дислокаций, с которого начинается деформация, делается очень тяжёлым.
Нет, само собой разумеется, слова учёных о том, что прокатная разработка либо спекание имели возможность бы сделать таковой процесс пригодным для применения в автомобилестроении, пока нужно считать чересчур оптимистичными: через чур уж дорог графен, но, очевидно, при его удешевлении эти заявления смогут стать былью. Кстати, второе упомянутое использование — производство космических судов — имеет суть уже сейчас, не смотря на то, что сначала только для маленьких спутников. В том месте увеличение прочности в много раз при той же плотности может существенно уменьшить массу, которую требуется вывести на орбиту, и, следовательно, удешевить запуск космического аппарата.
Отчёт об изучении размещён в издании Nature Communications.
Случайные записи:
Чудеса инженерии Метро
Похожие статьи, которые вам понравятся:
-
«Нанокапиллярный» металл: жидкость «течет» вверх
В природе возможно найти множество разных проявлений таковой способности жидкости подниматься вверх по узким трубкам за счет поверхностного натяжения,…
-
Графен поможет создать сверхтонкие и прочные презервативы
Графен считается чудо-материалом с неограниченными возможностями. Вследствие этого, группа исследователей решила применять этот материал для разработки…
-
Ионная жидкость для извлечения редкоземельных металлов
Химики из Бельгии продемонстрировали, что полученная ими около десяти лет назад ионная жидкость может употребляться для выделения полезных редкоземельных…
-
Композиты на основе графена могут охлаждать электронику
Ученые из америки создали новый теплопроводящий материал, талантливый действенно удалять «нежелательное» тепло от электронных компонент, к примеру,…
-