На волне фото с работы
Не могу показать ничего кроме продукции с сайта(всё секретненько). Tuball - одностенные углеродные нанотрубки
Не могу показать ничего кроме продукции с сайта(всё секретненько). Tuball - одностенные углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки (УНТ) известны тем, что их считают удивительным материалом будущего, сверхпрочным, но одновременно лёгким, который найдёт применение в производстве самых разнообразных вещей, от гоночных велосипедов до компьютерных компонентов.
Но теперь, похоже, выясняется, что достаточно одного атома, находящегося не на своём месте, чтобы сократить прочность более чем наполовину. Это означает, что одно из наиболее удивительных применений углеродных волокон — научно-фантастический космический лифт, возможно, никогда не будет построен.
Прочность нанотрубок основывается на их атомной структуре, со стенками из всего одного слоя атомов углерода, включённых в гексагональную решётку. Теоретические исследования показывают, что одна УНТ может иметь предел прочности на разрыв в 100 гигапаскалей, что делает нанотрубки одним из самых прочных материалов, но попытки сплести нескольких нанотрубок в крупномасштабное волокно заканчивались созданием жгута с прочностью на разрыв только в 1 гигапаскаль.
Чтобы выяснить причину этого, Фэн Дин (Feng Ding) из Гонконгского политехнического университета (кит. 香港理工大學, англ. Hong Kong Polytechnic University) и его коллеги смоделировали УНТ с одним атомом, расположенным неправильно, что превратило два шестиугольника в пятиугольник и семиугольник, и создало перегиб в трубке. Они обнаружили, что этого простого изменения достаточно, чтобы снизить прочность УНТ до 40 гигапаскалей, причём эффект становится сильнее, если увеличить число смещённых атомов.
Модели показывают, что перегиб действует как слабое место в трубке, легко разрывая обычно сильные углерод-углеродные связи. Как только это происходит, связи в соседних шестиугольниках также разрушаются, разрывая всю трубку. Воздействие на сплетённые в волокно УНТ аналогично — когда одна УНТ разорвётся, нагрузка на остальные трубки увеличится, разрушая их в определённой последовательности.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что хватит всего лишь одного атома, чтобы ослабить всё состоящее из углеродных нанотрубок волокно, а поскольку процессы производства нанотрубок сейчас всегда сопровождаются дефектами, вы неизбежно в конечном итоге получите волокно с дефектной трубкой.
«Только УНТ очень высокого качества способны сохранить идеальную прочность, — говорит Дин. — Большинство серийных УНТ имеют множество дефектов, и высококачественные углеродные нанотрубки трудно производить в большом количестве».
Это плохая новость для людей, которые хотят построить космический лифт, трос, протянутый между Землёй и искусственным спутником, который обеспечит лёгкий доступ к космическому пространству.
Расчёты показывают, что такому тросу потребуется предел прочности на разрыв в 50 гигапаскалей, поэтому УНТ казались перспективным решением, но исследование Дина предполагает, что они не будут работать. «Если не случится больших прорывов в синтезе углеродных нанотрубок, то их использование для создания космического лифта будет чрезвычайно сложной задачей», — говорит он.
Источник: https://vk.com/xx2vek
На фото выше изображена пленка из углеродных нанотрубок, которая прочнее кевлара и эластичнее углеродного волокна.
Углеродные нанотрубки уже довольно продолжительное время привлекают внимание материаловедов. На микроскопическом уровне они очень прочные и эластичные. Однако при создании из них различных материалов, свойства нанотрубок несколько снижаются. Объясняется это тем, что трубки в этом случае располагаются случайным образом, в то время как для достижения их максимальной прочности необходимо, чтобы они располагались параллельно друг другу. Команда исследователей из Восточного китайского университета науки и техники нашли способ производства пленки, в которой нанотрубки располагаются именно так, как того требуется для создания прочного материала.
Как сообщает сайт Chemical and Engineering News, данный способ производства несколько похож на те методы, которые применяются в стеклодувном деле. С помощью мощного направленного потока из газа азота ученые проталкивали слой углеродных нанотрубок вдоль поверхности специальной основы, которая располагалась внутри печи с температурой 1149 градусов Цельсия. На выходе из печи материал буквально обволакивал трубчатую основу. После этого ученые остужают его. В результате получается двухслойная пленка. Далее пленку раскатывают и выравнивают с помощью системы специальных роликов.
Возможно, процесс производства и не выглядит примечательным, однако результат работы весьма впечатляет. Предел прочности полученной пленки составляет 9,6 гигапаскаля. Для сравнения: предел прочности кевларовых волокон составляет всего 3,7 гигапаскаля, а прочность углеродного волокла равна приблизительно 7 гигапаскалям. Кроме того, материал получился весьма эластичный. Он может растягиваться приблизительно на 8 процентов от первоначальной длины, что несколько больше, чем возможности углеродного волокна, которое способно растянуться до 6 процентов от первоначальной величины.
Ученые отмечают, что полученный материал, при добавлении различного количества дополнительных слоев, может найти свое применение в самых разных сферах. Например, на его основе можно создавать прочные покрытия для различных судов и частей космических аппаратов, а также для производства новых видов брони для военных целей. Или очень и очень качественных пакетов для мусора.
Это видео было опубликовано на сайте ПостНаука (http://postnauka.ru/). Больше лекций, интервью и статей о фундаментальной науке и ученых, которые ее создают, смотрите на сайте http://postnauka.ru/. ПостНаука - все, что вы хотели знать о науке, но не знали, у кого спросить.