Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Графено-металлические композиты в сотни раз прочнее чистых металлов

03.12.2010 Hi-tech

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.Графено-металлические композиты в сотни раз прочнее чистых металлов 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:

Tags:  , ,