Rozciąganie rozszerza nanostruktury

Rozciąganie dowolnego materiału powoduje zazwyczaj, że staje się on coraz cieńszy. Zasada ta nie działa jednak, jak się okazuje, w przypadku nanostruktur o określonej budowie – rozciągane wzdłuż, rozszerzają się one w poprzek, zamiast zmniejszać swoją średnicę. Międzynarodowy zespół uczonych pod kierownictwem Raya Baughmana, dyrektora NanoTech Institute University of Texas, zauważył niezwykłe właściwości nanostruktur zbudowanych z jednowarstwowych (SWNT) i wielowarstwowych (MWNT) nanorurek węglowych.

Za występowanie tej specyficznej właściwości nanostruktur odowiedzialna jest ich budowa, a dokładnie określone proporcje pomiędzy SWNT i MWNT. Właściwości te nanorurki wykazywały również podczas ich ściskania. A więc współczynnik Poissona, który określa sposób, w jaki odkształca się materiał, jest dla danych nanorurek zmienny w zależności od ich składu, a czasami nawet – ujemny. Jednowarstwowe (o średnicy 1 nm i długości kilku nm) i wielowarstwowe (9 warstw, o średnicy 12 nm i długości około 200 nm) nanorurki węglowe otrzymano metodą strącania chemicznego. Próbki materiału są mieszanką dwóch rodzajów rurek – wysuszoną w próżni zawiesiną wodną. W zależności od ich składu współczynnik Poissona wynosił od 0,06 do -0,2.
Jeżeli elementy nanostruktury są połączone ze sobą w sposób luźny, to rozciągnięcie doprowadza do zmniejszenia kąta wzdłuż rurek, a więc do poprzecznego ściśnięcia materiału. Jeżeli jednak kąt pozostaje ten sam, co ma miejsce w przypadku zwiększenia zawartości wielowarstwowych nanorurek, lecz same rurki mogą rozciągać się na długość, to zaobserwować można zwiększenie długości i szerokości nanostruktur podczas rozciągania. Współczynnik Poissona otrzymuje wówczas wartość ujemną. Naukowcy biorący udział w doświadczeniu wyjaśnili, że nanostruktury o tych niezwykłych właściwościach posiadają o 1,6 razy większy stosunek granicy wytrzymałości w stosunku do ich wagi i o 2,4 razy większą twardość, niż kawałki materiału, zrobione z samych jednowarstwowych lub samych wielowarstwowych nanorurek.
Naukowcy, którzy odkryli dziwne właściwości nanostruktur, są przekonani, że ich odkrycie znajdzie szerokie zastosowanie na przykład w produkcji sztucznych mięśni lub czujników chemicznych i mechanicznych. Nanorurki mogą się również sprawdzić jako elementy różnych mechanizmów i urządzeń. JSL
źródło: Science

  • Kategoria: Człowiek
  • Data:
  • Źródło:
  • c
Komentarze