Что прочнее и твёрже алмаза: материал, который вас удивит

Структурирование углерода на наноуровне позволяет получать материал, превосходящий алмаз по соотношению прочности и плотности. Сразу отметим: несмотря на то, что крошечная углеродная решётка была изготовлена и испытана в лаборатории, она ещё очень далека от практического использования. Но когда-нибудь поможет физикам создавать более лёгкие и прочные материалы уже. Особенно важно это для таких отраслей, как аэрокосмическая и авиационная промышленность.

Нанолатические структуры — это пористые структуры, подобные той, что изображена выше. Они состоят из трёхмерных углеродных стоек и соединительных «скобок». Благодаря своей уникальной структуре такие конструкции невероятно прочные и лёгкие. Обычно нанолатики основаны на цилиндрическом каркасе (они ещё называются лучевыми нанолатиками). Теперь есть и пластинчатые нанолатики — структурные аналоги, основанные на крошечных пластинках.

Эта мера может показаться не таким уж большим делом, но физики уверяют, что она играет огромное значение, когда дело доходит до противостояния нагрузкам. Основываясь на ранних экспериментах и ​​расчётах, «пластинчатый» подход обещает увеличение прочности на 639%, а увеличение жёсткости — на 522% по сравнению с классической версией!

Результат тестировался с помощью сложного процесса лазерной 3D-печати, называемого двухфотонной полимеризацией с прямой лазерной записью, в котором используются тщательно управляемые химические реакции внутри лазерного луча для вытравливания форм в самых маленьких масштабах. Лазер излучает фотоны на жидкую смолу, чувствительную к ультрафиолетовому излучению, превращая её в твёрдый полимер определённой формы. Затем избыток смолы удаляется, а готовая модель нагревается.

По своим характеристикам новый материал фактически приближается к максимальной теоретической жёсткости и прочности материалов данного типа — к так называемым верхним границам Хашина-Штрикмана и Сюке. Это первые реальные эксперименты, которые доказали, что данные теоретические пределы могут быть в принципе достижимы, хоть мы всё ещё далеки от возможности производства этого материала в промышленном масштабе.

Часть этой невероятной прочности как раз и заключается в крошечном размере образца: когда такие объекты сжимаются меньше 100 нанометров — то есть в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса — поры и трещины в них также становятся все меньше, уменьшая потенциальные дефекты.

Компании, производства — последние новости

Последние международные эко-новости