Углеродная наноструктура достигает предела производительности
Углеродная наноструктура достигает предела производительности

Сильнее алмазов: новая углеродная наноструктура достигает предела производительности

Углеродная наноструктура достигает предела производительности

Специалисты Университета Калифорнии разработали уникальную наноразмерную структуру на основе пластин с закрытыми ячейками при толщине стенок 160 нм. Экспериментальная проверка нового устройства достигла, по мнению исследователей, теоретических пределов прочности и жесткости в пористых материалах. Углеродные структуры имеют наноразмеры, и в отношении прочности к плоскости они прочнее алмазов.

Предыдущие конструкции, которые формировались как лучевой наноматераил, не были такими эффективными с точки зрения механических свойств. По мнению Йенса Бауэра, исследователя UCI в области машиностроения и аэрокосмической техники, новая наноструктура представляет собой совершенно новый класс пластинчатых наноматериалов.


Он значительно сильнее, жестче, чем лучевые аналоги. Новый материал улучшил среднюю производительность цилиндрических лучевых архитектур до 639 процентов по прочности и 522 процентов по жесткости. Ранее ученые предполагали, что наноматериал на основе пластин может обладать невероятной силой.

Но создать его было сложно, поскольку теория существования таких конструкций долгое время не имела доказательств. Последние достижения связаны с использованием сложного процесса 3D-печати - двухфотонной полимеризации с прямой лазерной записью.

Поскольку лазер фокусируется внутри капли жидкой смолы, чувствительной к ультрафиолетовому излучению, материал становится твердым полимером. Молекулы в нем одновременно попадают под действие двух фотонов.


Сканируя лазер или перемещая сцену в трех измерениях, метод может визуализировать периодические расположения ячеек, каждая из которых состоит из сборок пластин толщиной до 160 нанометров. Ученые решили добавить дополнительные отверстия в пластины. Их можно было использовать для удаления избытка смолы из полученного материала.

В последнем этапе решетки отправляются на пиролиз, нагреваясь до 900 градусов будучи в вакууме в течение одного часа. Конечным результатом становится кубовидная решетка из стеклоуглерода. Она обладает фантастической прочностью, которая никогда ранее не считалась возможной.