Новости: Наноматериалы (рубрикатор)

Изучение тонких конструкционных пенопластов для амортизации и поглощения энергии сегодня, как никогда, актуально в инженерном деле, например, для защиты электронных приборов (MP3 плееров, мобильных телефонов КПК и пр.) от микровоздействий при случайных падениях, а также на макроуровне для обеспечения сохранности взрывоопасных грузов. Достижение в области контролируемого выращивания углеродных нанотрубок и других наноструктур позволило исследователям создавать улучшенные системы, специально предназначенные для инженерных целей.

Аспирант Клемсонского университета (Clemson University) Вей Ванг (Wei Wang) под руководством профессора Аппарао Рао (Apparao Rao) создал хорошо регулируемые покрытия из вертикально выровненных и единообразно закрученных кольцами нанотрубок. Эта работа может расширить область применения нанотрубок. Ученым удалось вырастить в температурном CVD реакторе пенообразные леса из закрученных нанотрубок с контролируемой толщиной и едиными диаметром колец (~20 нм) и интервалом между ними ~500 нм. Эти произвольные структуры с дефектами могут применяться при разработке нанопружин, а также защитных покрытий, если использовать их в пенообразном виде.

Исследования упорядоченных лесов из наноколец в последнее время проводились в Университете Калифорнии аспиранткой Калифорнийского Университета Чиарой Дарайо (Chiara Daraio) под руководством профессоров Виталия Нестеренко и Сунхэ Цзиня (Sungho Jin). Результаты опубликованы в он-лайн версии номера Journal of Applied Physics 22 сентября в работе под названием "Impact response by a foamlike forest of coiled carbon nanotubes".

Ученые сообщают, что эти <коврики> из закрученных нанотрубок помимо модулей упругого сжатия и изгиба обладают нелинейными упругими свойствами, что позволяет использовать их при создании настраиваемых защитных слоев для защиты приборов от воздействия. Простые эксперименты по микровоздействию, основанные на использовании пьезодатчиков для определения силы, позволили оценить рассеяние энергии в условиях динамических нагрузок. Эти тесты падающего груза имели целью определить амортизирующие свойства пенообразных пленок. Они показали резкое снижение амплитуды колебаний в сочетании с почти идеальным упругим откликом (экстраполированный коэффициент восстановления был близок к 1), то есть было продемонстрировано полное восстановление исходной формы после воздействия.

Кроме того, отклик сила-смещение показал, что леса из наноколец обладают характерным нелинейным поведением, которое сильно отличается, например, от поведения, наблюдаемого при ударе упругой сферы о плиту (закон Герца), а также от поведения других покрытий из углеродных нанотрубок с другими микроструктурными свойствами (зависящими от условий выращивания).

В настоящее время ученые пытаются смоделировать механизм образования вертикально упорядоченных закрученных нанотрубок, чтобы в дальнейшем добиться более глубокого понимания механизма их контроля для более массового производства и технического применения. Рассматриваемые свойства пенообразных пленок из углеродных наноколец могут найти новые применения, например, в фотонных кристаллах, линиях задержки и настраиваемых акустических волноводах.