|  | 27 апреля 2013 | Нанотехнологии

Нановолокна, обладающие уникальными свойствами, станут основой для новых высокопрочных композитных материалов

Нановолокна


Команда исследователей из университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska-Lincoln, UNL) разработала технологию производства нового типа нановолокон, которые обладают набором уникальных свойств. Эти нановолокна обладают одновременно механической прочностью и жесткостью, свойствами, которые ранее считались несовместимыми. Прочность определяет какую максимальную нагрузку может выдерживать данный материал, а его жесткость определяет какое количество энергии должно быть приложено к материалу для его разрушения. Ранее считалось, что при разработке новых материалов, особенно наноматериалов, исследователи должны были пожертвовать одним показателем в пользу другого и наоборот, но команде из UNL удалось опровергнуть это устоявшееся мнение.

Используя в процессе производства растворитель особого состава в количествах, больших, чем использовалось когда-либо ранее, исследователи смогли придать новому наноматериалу высокую прочность одновременно с высокой жесткостью. Команду, занимавшаяся данными исследованиями возглавляет профессор механики и материаловедения Юрис Дзенис (Yuris Dzenis), а в состав команды входят Димитрий Папков, Ян Зоу, Мохаммад Нэхид Андэлиб, Александр Гопоненко, и Стивен З.Д. Ченг. Об области, в которой будет использован новый материал совсем не тяжело догадаться, ведь работы проводились благодаря финансированию Научно-исследовательского управления ВВС США (Air Force Office of Scientific Research), Армейского управления университетских исследовательских инициатив (U.S Army Research Office Multidisciplinary University Research Intiative) и Американского научного фонда.

Исследователи изготовили полиакрилонитриловые нановолокна используя технологию, называемую электро-прядением (electrospinning). Они приложили высокое электрическое напряжение к синтетическому полимеру, растворенному в акриловом растворителе, который выдавливался сквозь крошечное отверстие, формируя очень длинное, практически непрерывное нановолокно. Прочность этого нановолокна обеспечивалась его малой толщиной, а жесткость - особой кристаллической структурой полимера, которая получалась под воздействием высокого напряжения в момент полимеризации материала.

Такие нановолокна могут успешно использоваться для создания новых композиционных материалов, обладающих малым весом, высокой механической прочностью и стойкостью к внешним воздействиям. Эти новые материалы в будущем смогут заменить пластики, армированные углеродным волокном в автомобилестроении, авиастроении, и стать новым видом конструкционных материалов для строительства различных силовых конструкций, таких, как мосты и эстакады. В военной области, а именно для нее и создавался новый нановолоконный материал, о может быть использован в создании новых, более легких о обеспечивающих высокий уровень защиты, бронежилетов и покрытий для военной техники, эффективно поглощающих и рассеивающих энергию попадающих в них боеприпасов.




Ключевые слова:
Нановолокно, Материал, Полимер, Растворитель, Напряжение, Прочность, Жесткость, Защита, Конструкция, Бронежилет

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Создан новый материал, обладающий рекордным значением соотношения прочности ...
  • Японские исследователи сделали небьющееся стекло, которое по прочности не у ...
  • Создан невероятно прочный композитный материал, состоящий из графена и мета ...
  • Создан новый материал, обладающий свойствами высокотемпературного сверхпров ...
  • Новые многослойные материалы позволят сделать легкую пуленепробиваемую брон ...




  • 27 апреля 2013 05:50
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Интересно каков теоретический предел прочности доступных материалов, ведь в будущем наверняка достигнут предела, после которого прогресс будет минимальным.
        
    27 апреля 2013 11:45
    #2 Написал: pestsov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    и никаких цифр...
        
    27 апреля 2013 16:55
    #3 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 112
    volod,
    химическая (валентная) связь тем прочнее, чем сильнее электрическое притяжение между электронами и ядрами сосдедних атомов. А тем сильнее электрическое притяжение, естественно, чем меньше между ними расстояние. То есть теоретически, самыми прочными связами обладали-бы связи водород и гелий. Но у первого один электрон, а второй вообще имеет заполненный слой электронов и в соседях не нуждается. Раз не они, то те элекменты, в которых заполняется следующий слой электронной оболочки. Бор, углерод, азот - у них достаточно много связей между атомами (3-4 связи), и минимальное расстояние (что дает максимальную энергию связи). Как результат мы имеем алмаз/графен/углеродные нанотрубки, а так-же их аналог - нитрит бора (в разных модификациях).

    Ближе электроны не придвинуть, и сильнее связь не установить. Эти материалы и дают теоретический предел прочности.

    Если какие-то сверх-цивилизации научатся делать мюоны стабильными, то можно было-бы в атомах заменить электроны мюонами. Они будут раз в 200 ближе к ядру, и соответственно сила связи будет намного больше. И такие "химические" элементы были-бы сверх-прочными (но и весили бы как свинец). Впрочем, это уже из области фантастики.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.