Инженеры «связали» сверхпрочный материал из нитей тоньше волоса
Новости 10 марта 2023

Инженеры «связали» сверхпрочный материал из нитей тоньше волоса

Далее

Технология создания микроузлов из нановолокон увеличивает прочность материалов. Разработка описана в журнале Science Advances.

Инженеры Калифорнийского технологического института разработали материалы, состоящие из множества взаимосвязанных микроузлов. Новая структура поглощают больше энергии и способна больше деформироваться, но при этом материал возвращается к своей первоначальной форме без повреждений. Разработка подойдет для биомедицины и аэрокосмической промышленности.

Структура материала с иерархической решеткой в форме октаэдра, где каждая элементарная ячейка состоит из трех ромбов. Ромб образован двумя узловатыми волокнами, окрашенными в разные цвета. Изображение: Widianto P. Moestopo et al., Science Advances

Структура полимерного материала представляет собой сети из нановолокон, связанных в узлы. Радиус такой нити составляет всего 1,7 мкм (примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса), а толщина узла — 70 мкм. Узлы не были завязаны, а были изготовлены в завязанном состоянии с использованием передовой трехмерной литографии высокого разрешения, способной создавать структуры в наномасштабе.

Узловые материалы, созданные из полимеров, обладают прочностью на растяжение, которая намного превосходит классические материалы. Исследование образцов показало, что по сравнению с классическими аналогами материалы с узлами поглощают на 92% больше энергии и требуют в два раза больше усилия, чтобы сломаться при натяжении.

Тестирование прочности при растяжении нитей, связанных узлом (слева) и переплетенных (справа). Изображение: Caltech

В своем исследовании инженеры представили технологию печати материалов из нескольких простых видов узлов. Например, узел с дополнительным поворотом обеспечивает трение для поглощения дополнительной энергии при растяжении материала. В будущем ученые планирует исследовать материалы, состоящие из более сложных узлов.

Возможность преодолеть компромисс между деформируемостью материала и вязкостью при растяжении предлагает новые способы разработки устройств, которые являются чрезвычайно гибкими, долговечными и могут работать в экстремальных условиях.

Видианто П. Моэстопо, соавтор исследования

Читать далее:

Клад с 1 000 монетами случайно нашли на ферме: что на них можно было купить

Назван витамин, который защищает мозг от слабоумия

Выяснилось, какие мужчины наиболее плодовиты: их сперма на 50% лучше, чем у остальных