Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Ученые создали нановолокна, превосходящие по прочности все композитные материалы

16.06.2016 Hi-tech

Созданы сверхпрочные и сверхупругие нановолокна, талантливые заменить все существующие композитные материалы, применяемые везде — от самолетов до велосипедов. Разработка попала на обложку ведущего издания в области нанотехнологий — издания Американского химического сообщества ACS Nano.

Среди участников проекта имеется два уроженца России. Один — Александр Гопоненко, окончивший МГУ в 1997 году по профессии «материаловедение». Второй — Дмитрий Папков, появившийся в СССР и иммигрировавший в Израиль, где окончил бакалавриат Израильского университета разработок по профессии «инженерия материалов» и магистратуру университета Тель-Авива по профессии «электротехника».

Оба исследователя на данный момент трудятся в Университете города Акрон (Огайо).

Разглядывая разные конструкционные материалы, принято вычислять, что чем прочнее материал, тем хуже его упругие особенности. Прочность зависит от его способности выдерживать определенное давление и характеризуется числом энергии, талантливым уничтожить структуру.Ученые создали нановолокна, превосходящие по прочности все композитные материалы

Керамическая посуда, например, легко выдерживает вес на ней, ее безбоязненно возможно колоть иголкой, но при мельчайшем падении она разбивается, а резиновый мяч, как бы его ни пробовали сплющить, остается целым, но иголки опасается. В большинстве случаев, упругость и жёсткость являются взаимоисключающими параметрами.

Инженеры создали сверхтонкие нановолокна, складывающиеся из полиакрилонитрила, являющегося разновидностью акрилового синтетического полимера, что приобретают способом электропрядения. В конструкции обычной «прядения» присутствуют насос, что снабжает равномерную подачу жидкости к проводящей игле, собирающая высоковольтный источник и пластина, создающий поле в промежутке между пластиной и кончиком иглы.

Раствор, контактирующий с железной иглой, заряжается, а введенные в него заряды ускоряются электрическим полем и вовлекают в перемещение окружающее вещество, отчего жидкость равномерно ускоряется и вытягивается в узкую струю. В межэлектродном зазоре растворитель частично испаряется, и струя преобразовывается в волокно, которое осаждается на пластине и формирует пористый слой.

Ученые поняли, что созданные ими узкие нановолокна были не только прочнее, но и значительно эластичнее существующих образцов.

«Отечественные нановолокна смогут быть применимы для всего, что складывается из композитных материалов, — говорит начальник исследовательской группы Юрис Дзенис, машиностроения и профессор материаловедения, сотрудник научного центра при университете Небраски-Линкольна. — Отечественное открытие додаёт новый класс в семейство материалов, владеющих гибкостью и высокой прочностью».

Дзенис высказал предположение, что большую прочность нановолокнам придает низкая кристалличность — другими словами в их структуре присутствует большое количество неорганизованных (аморфных) областей.

В этих регионах переплетаются цепочки молекул, давая тем самым возможность поглощать больше энергии.

Самые современные волокна имеют предельное число аморфных областей, исходя из этого они достаточно. В самолетостроении, где употребляется множество композитных материалов, мельчайшая трещина при резкой нагрузке может привести к трагедии. Сейчас инженеры решают эту проблему утолщением слоев композитных материалов, что очень сильно утяжеляет сами конструкции.

Материалы, из которых делаются бронежилеты, весьма твёрдые и не хорошо поглощают энергию, что ведет к важным травмам.

Внедрение нового материала позволяет не только уменьшить сам бронежилет, но и разрешит ему защищать человека от пуль с большей энергией.

«Если бы структура материалов была более эластичной, возможно было бы очень сильно уменьшить конструкции и сделать их более надёжными», — говорит Юрис Дзенис.

Случайные записи:

Новый мир \


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,