Nanofasern zu bauen, stärker, härter Fahrräder und Flugzeuge

Nur weil etwas zäh ist, bedeutet das nicht, dass es stark ist. In der Tat ist die Suche nach Materialien, die hart und stark sind eines der größten Hemmnisse für diejenigen, die alles von Brücken, Fahrräder und kugelsichere Westen design.

Aber eine neue Nanofaser von der University of Nebraska-Lincoln (UNL) könnte das abgerundetes Material suchte lange nach der Ingenieure. Diese strukturelle Nanofaser-eine Art von synthetischen Polymer im Zusammenhang mit Acryl – erfüllt die Festigkeit und Zähigkeit Anforderungen benötigt für den Aufbau von Objekten, die gleichzeitig elastisch und leicht sind.

In Strukturmaterialien sind Festigkeit und Zähigkeit in der Regel gegenseitig Qualitäten mit Kraft oft auf Kosten der Zähigkeit auftreten. Kraft bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, eine Last zu tragen. Zähigkeit des Materials bezieht sich auf die Menge an Energie benötigt, um es zu brechen.

Nehmen Sie wir zum Beispiel eine Keramikplatte. Es kann einiges an Essen auf den Tisch zu tragen, aber wenn Sie es auf dem Weg dorthin ziehen, wird es zerbrechen. Keramische Platten sind stark, nicht hart.

Ein Gummiball auf der anderen Seite kann leicht aus der Form gequetscht werden, aber es ist schwer zu brechen. Gummibälle sind hart, aber nicht besonders stark.

Aber das neue Verfahren von Yuris Dzenis, Professor für Maschinenbau und Werkstofftechnik an UNL und seinen Kollegen entdeckt schafft eine strukturelle Nanomaterialien, die hart und stark ist.

Bei dieser Technik, bekannt als Elektrospinnen, wird Hochspannung auf einer Polymerlösung anwenden, bis ein kleiner Strahl Flüssigkeit ausgeworfen wird, wodurch eine ununterbrochene Länge von Nanofaser.

Dzenis und sein Team wusste, dass ihr Material dünner machen auch stärker erschweren würde. Jedoch waren sie überrascht zu erfahren, dass die Nanofaser Ausdünnen auch härter gemacht.

Dzenis vorgeschlagen, dass diese zusätzliche Zähigkeit der Nanofaser niedrige Kristallinität führen könnte. Modernste Fasern sind reich an Kristallinität, d.h. sie haben eine sehr steife und klar definierte interne Struktur.

Aber die neue Nanofaser ist strukturell unorganisiert. Die amorphen Bereichen ermöglichen mehr Abrutschen in das Material Molekülketten, ermöglicht es, ohne zu brechen mehr Energie absorbieren. Diese Härte macht die Nanofaser einen guter Kandidat für die Verwendung als ein Gebäude-Verbund.

"Wenn Strukturmaterialien härter waren, man konnte Produkte leichter zu machen und immer noch sehr sicher," sagte Dzenis.

Flugzeuge, bestehen beispielsweise aus vielen zusammengesetzten Materialien, die, wenn gebrochen, zu verheerenden Abstürze. Zum Ausgleich der Verbund Mangel an Zähigkeit verwenden Ingenieure mehr dieser Materialien machen Flugzeuge sicherer, aber auch viel schwerer.

Body Armor ist ein weiteres Beispiel für ein Produkt, die verbessert werden könnte, mit Hilfe dieser neuen Fortschritt in der Nanotechnologie.

"Um die Kugel zu stoppen, brauchen Sie das Material, Energie, bevor Fehler aufnehmen zu können, und das ist, was unsere Nanofasern tun werden," sagte Dzenis.

"Was auch immer aus Verbundwerkstoffen besteht unsere Nanofasern profitieren."

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