Исследователи продемонстрировали, что новая структура пластинчатой нанорешетки обладает самым высоким на сегодня показателем механической прочности, выше чем у алмаза.
Прежние попытки ученых создать сверхпрочную пористую структуру не представляли особого практического интереса, поскольку не обладали необходимыми механическими характеристиками. Однако инженеры из Калифорнийского университета в Ирвайне совместно с коллегами из других учреждений разработали новый класс нанорешеток, которые на 639% прочнее и на 522% жестче балочных структур.
Ученые предположили, что добавление пластин должно усилить конструкцию и для проверки этой концепции с помощью технологию лазерной 3D-печати создали опытный образец . Использование чувствительной в ультрафиолету смолы позволяло им отвердить материал в нужных точках, а благодаря перемещению платформы в трех измерениях удалось собрать ячейки с пластинами толщиной до 160 нм.
Избыток смолы команда удаляла через крошечные отверстия в пластинах. Для этого использовали пиролиз, нагревая готовую структуру в вакуумной камере до 900 °C на протяжении часа.
В итоге ученые получили кубовидную решетку из стеклоуглерода, обладающую самой высокой прочностью, которую они когда-либо считали возможной для такого пористого материала (соотношении прочности к плотности выше, чем у алмаза). При этом наноструктура обеспечивала естественные механических эффекты вещества без дефектов, поскольку такая крошечная решетка приближает его к теоретическому кристаллу без пор и трещин.
По словам исследователей, подобные материалы обладают потенциалом применения в строительной сфере и аэрокосмической отрасли, поскольку сочетают в себе высокую прочность и низкую плотность.
Ранее мы также сообщали о разработке полимерного материала из нанотрубок, который по жесткости сравним с алмазом.
текст: Илья Бауэр, фото: University of California, Irvine, jckonline
