Tạo ra nano carbon cứng hơn kim cương
Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Irvine và các tổ chức khác đã thiết kế kiến trúc dạng tấm nano - cấu trúc carbon có kích thước nanomet cứng hơn kim cương.
.jpg)
Trong một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học cho biết thành công trong việc khái niệm hóa và chế tạo vật liệu, bao gồm các tấm tế bào kín, được kết nối chặt chẽ thay vì các vì kèo hình trụ phổ biến trong các cấu trúc như vậy trong vài thập kỷ qua.
Thiết kế dựa trên chùm tia trước đây, đã không hiệu quả về mặt tính chất cơ học, chuyên gia Jens Bauer, nhà nghiên cứu UCI về kỹ thuật cơ khí & hàng không vũ trụ cho biết. Đây là loại nanolattice tấm mới mà chúng tôi tạo ra cứng hơn đáng kể so với các nanolattice chùm tốt nhất. Theo nghiên cứu, thiết kế đã được chứng minh là cải thiện hiệu suất trung bình của các kiến trúc dựa trên chùm hình trụ lên đến 639 % về độ bền và 522 % về độ cứng.
Thành tựu của nhóm nghiên cứu dựa trên quy trình in laser 3D phức tạp có tên là viết laser trực tiếp trùng hợp với hai photon. Khi một tia laser được tập trung bên trong một giọt nhựa lỏng cực nhạy với tia cực tím, vật liệu này trở thành một loại polymer rắn, nơi các phân tử bị tấn công đồng thời bởi hai photon. Bằng cách quét laser hoặc di chuyển theo ba chiều, kỹ thuật này có thể tạo ra các sắp xếp định kỳ của các tế bào, mỗi tế bào gồm các các tấm mỏng tới 160 nanomet.
Một trong những đổi mới của nhóm nghiên cứu là bao gồm các lỗ nhỏ trong các tấm có thể được sử dụng để loại bỏ nhựa thừa ra khỏi vật liệu hoàn thiện. Bước cuối cùng, các mạng lưới trải qua quá trình nhiệt phân, trong đó chúng được nung nóng đến 900 độ C trong chân không trong một giờ. Kết quả cuối cùng là một mạng lưới carbon thủy tinh hình khối lập phương có độ cứng cao nhất mà các nhà khoa học từng nghĩ là có thể đối với một vật liệu xốp như vậy.
Mục tiêu và thành tựu khác của nghiên cứu là khai thác các tác động cơ học bẩm sinh của các chất cơ bản. Khi bạn lấy bất kỳ mảnh vật liệu nào và giảm đáng kể kích thước của nó xuống 100 nanomet, nó tiếp cận một tinh thể không có lỗ hổng hoặc vết nứt. Việc giảm những sai sót này làm tăng sức mạnh tổng thể của hệ thống.
Nanolattices hứa hẹn rất nhiều cho các kỹ sư kết cấu, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ, bởi vì sự kết hợp giữa độ cứng và mật độ khối lượng thấp của chúng sẽ giúp tăng cường đáng kể hiệu suất của máy bay và tàu vũ trụ.
ctngoc