Radikaliai sumažinkite medžiagos tankį, neprarandant jėgos

Ši maždaug vieno colio ilgio, trečdalio colio pločio metalinės medienos juosta yra plonesnė nei buitinė aliuminio folija, tačiau be užspaudimų suteikia daugiau nei 50 kartų didesnę savo svorio masę. Jei svoris būtų sustabdytas, ta pati juosta be pertraukos galėtų priaugti daugiau nei šešis svarus. Paskola: „Penn Engineering“

Natūrali mediena išlieka įprasta statybine medžiaga dėl didelio stiprumo ir tankio santykio. Medžiai yra pakankamai stiprūs, kad užaugtų šimtus pėdų, tačiau jie išlieka tokie lengvi, kad iškirsti gali nuskaityti į upę.

Pastaruosius trejus metus Pensilvanijos universiteto inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos inžinieriai kūrė medžiagos rūšį, kurią jie vadino „metaline mediena“. Jų medžiagos pavadinimas useful naudingas savybes kildina iš pagrindinio natūralaus atitikmens struktūrinio bruožo – poringumo. Kaip nanoclay nikelio struktūrų tinklas, metalinė mediena yra užpildyta periodiškai ląstelių dydžio poromis, kurios radikaliai sumažina jos tankį, neprarandant medžiagos stiprumo.

Tikslus šių tarpų atstumas ne tik suteikia metalinei medienai titano svorio stiprumą, bet ir unikalias optines savybes. Kadangi tarpai tarpų yra tokio paties dydžio kaip matomos šviesos bangos ilgiai, metalinės medienos atspindinti šviesa neleidžia pakilti specifinėms spalvoms. Patobulinti spalvų pokyčiai priklauso nuo kampo, kuriuo šviesa atsispindi nuo paviršiaus, suteikdama akinančią išvaizdą ir galimybę būti naudojama kaip jutiklis.

Negrįžtamas nikelio nanokolas be įtrūkimų

Netiesioginių nikelio nanovamzdelių neapverstų įtrūkimų fizikinis-optinis apibūdinimas. Paskola: „Penn Engineering“

„Penn Engineers“ dabar išsprendė didelę problemą, neleidžiančią gaminti daug metalinės medienos. Pašalinus apverstus įtrūkimus, kai medžiaga iš milijonų nanodalelių dalelių virsta metaliniais sluoksniais, kurie yra pakankamai dideli statybai. Užkirsti kelią šiems defektams, kurie dešimtmečius kankino panašias medžiagas, galima rinkti metalines medžio drožles 20 000 kartų didesnėse vietose, nei buvo kadaise.

Ames Pikul, mechanikos inžinerijos katedros docento, savo laboratorijos aspiranto Zh Imin Yang Yang tobulinimas Gamtos medžiagos,

Kai kasdieninėje medžiagoje atsiranda plyšys, ryšiai tarp jo atomų nutrūksta, galiausiai suskaidydami medžiagą. Priešingai, apverstas įtrūkimas yra atomų perteklius. Metalinės medienos atveju apversti įtrūkimai susideda iš papildomo nikelio, kuris papildo nanoporas, kuris gali būti naudojamas dėl jų unikalių savybių.

„Atvirkštiniai įtrūkimai buvo problema nuo pirmosios panašių medžiagų sintezės 1990-ųjų pabaigoje“, – sako Jiangas. – Seniai kliūtis pramonėje buvo rasti paprastą būdą jas pašalinti.

Metalinė medžio konstrukcija

Nanoskalės poros yra raktas į metalinės medienos savybes, tačiau jei prieš dedant nikelį mėginyje yra įtrūkimų, tada, pašalinus pelėsį, jis taps „apverstu įtrūkimu“ – buvo kieto nikelio. Tyrėjų technika leidžia be plyšių plotus, kurie yra 20 000 kartų didesni, nei buvo įmanoma anksčiau. Paskola: „Penn Engineering“

Šie apversti įtrūkimai atsiranda dėl metalo medienos gamybos metodo. Tai prasideda kaip vienas ant kito sukrautų nanomasto sferų pavyzdys. Kai nikelis nusėda per mėginių ėmiklį, aplink rutulius jis sudaro metalinės medienos grotelių struktūrą, kurią vėliau galima ištirpinti, paliekant parašo skylutes.

Tačiau jei yra sričių, kuriose sutrinka reguliarus sniego kaupimasis sferose, nikelis užpildys tas spragas ir pašalindamas mėginį sukels apverstą įtrūkimą.

„Standartinis šių medžiagų gamybos būdas yra pradėti nuo nanodalelių tirpalo, garinant vandenį, kol dalelės išdžius ir reguliariai nelimpa. „Problema ta, kad vandens paviršiaus jėgos yra tokios stiprios, kad suardo daleles ir sukelia įtrūkimus, kaip ir įtrūkimai, atsirandantys džiūstančiame smėlyje“, – sako Pikul. „Labai sunku užkirsti kelią šiems įtrūkimams konstrukcijose, kurias bandome pastatyti, todėl sukūrėme naują strategiją, leidžiančią patiems surinkti daleles, išlaikant šlapią formą. Tai apsaugo nuo įtrūkimų plėvelėse, tačiau kadangi dalelės yra šlapios, turime jas užklijuoti savo vietoje naudodami elektrostatines jėgas, kad galėtume užpildyti jas metalu “.

Dabar su didesnėmis, patvaresnėmis metalo-medžio juostelėmis tyrinėtojai ypač suinteresuoti naudoti šias medžiagas geresniems prietaisams kurti.

„Mūsų naujas požiūris į gamybą leidžia mums gaminti porėtus metalus, kurie yra tris kartus stipresni už ankstesnius porėtus metalus, kurių santykinis tankis yra և 1000 kartų didesnis nei kitų nanodalelių“, – sako Pikul. “Mes planuojame naudoti šias medžiagas, kad pagamintume anksčiau neįmanomą prietaisų rinkinį, kurį mes jau naudojame kaip membranas, kad atskirtume biometrines medžiagas per vėžio diagnostiką, apsaugines dangas ir lanksčius jutiklius.”

Nuoroda. „Cent imin iang yangi և James ames H. Pikuli, 2021 m Birželio 17 d. „Be aukščio tempiamų metalinių nanoverklų savaiminis surinkimas be centimetrų“ Gamtos medžiagos,
DOI: 10.1038 / s41563-021-01039-7:

Šį darbą iš dalies finansavo Pensilvanijos universiteto inovacijų centras և Tiksli odontologijos bandomoji programa և Nacionalinio mokslo fondo karjeros stipendija Nr. 1943243.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Dirbtinis skrandžio prototipas atskleidžia skysčių virškinimo dinamiką

Iliustracija, rodanti srauto lauką ir lašelių disociaciją aplink antralinę susitraukimo bangą. Kreditas: Damien Dufour. Lašelių plyšimas rodo, kaip apatinės pilvo susitraukimo...

Newsletter

Subscribe to stay updated.