Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Схема получения материала. Наделали островков из железа в качестве катализатора, вырастили трубки и спрессовали.
Полученный матерал и его микроструктура.
Механические свойства материала в зависимости от температуры и в сравнении с силиконовой резиной.
Изменение микроструктуры при сдвиговой деформации.
Перемещение контакта вдоль нанотрубок при деформации.

Резина из углеродных нанотрубочек

Ключевые слова:  вязкоупругость, механические свойства, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

06 декабря 2010

Углеродные нанотрубки уже давно превратились из экзотического объекта, находящегося на переднем крае науки, в типичный материал, над которым повсеместно проводятся систематические исследования электронных и механических свойств и даже токсичности. Теперь всё внимание переключилось на более перспективного углеродного собрата – графен. Однако на днях исследователи из Японии всё-таки порадовали нас новым материалом на основе углеродных нанотрубок, который обладает вязкоупругими свойствами в интервале температур от –196 до 1000°C.

Вязкоупругостью, как можно догадаться, называют свойство вещества сочетать в себе упругость и вязкость. Обычные вязкоупругие материалы при низких температурах становятся хрупкими, а при высоких разрушаются. Например, силиконовая резина используется в интервале температур от –55 до 300°C. У представленного углеродного материала механические характеристики практически неизменны при температурах от –140 до 600°C.

Всё дело, конечно же, в микроструктуре материала. Он состоит из сильно спутанных длинных углеродных нанотрубок, что напоминает структуру обычных вязкоупругих полимеров с перепутанными углеродными цепями. В полимерах механические свойства связаны с подвижностью этих цепей, а она в свою очередь сильно зависит от температуры. Здесь же всё определяется свойствами нанотрубок и контактов между ними. Сами нанотрубки прочны и жестки, но структура из перепутанных трубок позволяет эффективно рассеивать энергию при деформации, т.е. придает материалу и вязкие свойства. Ученые считают, что в рассеяние энергии протекает за счёт перемещения точек контакта между нанотрубками при деформации, т.к. для отрыва нанотрубок друг от друга требуется совершить работу против ванн-дер-ваальсовых сил. В свою очередь, ванн-дер-ваальсовы взаимодействия не зависят от температуры, что обеспечивает нечувствительность механических свойств материала к изменению температуры.

Под нагрузкой нанотрубки распрямляются и полностью выстраиваются в одном направлении при деформации сдвига 100%, после чего начинается разрушение материала. Углеродные нанотрубки стабильны на воздухе до температуры около ~400°C и существенно устойчивее в инертной атмосфере, что позволяет использовать материал в широком температурном интервале.

Работа «Carbon Nanotubes with Temperature-Invariant Viscoelasticity from 196° to 1000°C» опубликована в журнале Science.


Источник: Science



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 06 декабря 2010 14:41 
интересный материал, потрясающие свойства , а все-таки на воздухе реально - до температуры около ~400°C .
Похоже холоднее жидкого азота ничего не нашли .
Л В А, 10 декабря 2010 07:50 
Покупал кремнезёмные и базальтовые ваты. супертонкое (несколько мкм) и ультатонкое (около мкм) волокно, особенно базальта - вполне пружинит. Как правило, чем меньше средний диаметр тем лучше упругие свойства. То же и с влагопоглощением - сосут влагу даже с воздуха при 60% влажности, а ультратонкие и ниже, ну и следствие - деградация, особенно верхних слоёв.
Пружинящие свойства, вкупе с диссипацией энергии при трении волокон используется для гашения звука - одни из наиболее эфф. материалов на частоты ниже 250-500Гц. Причём акустические свойства можно использовать для определения прочих х-к.

На "Буране" смогли отчасти решить проблемы кремнезёмного волокна, но там оно шибко не пружинило.

Преимущества японского материала скорее всего будут зависеть от длин применяющихся нанотрубок.
Главных четыре отличительных минуса:
- канцерогенность, которая хорошо известна по распушённому определённым образом, помимо раздувания сильной струёй воздуха, хризотил-асбесту (также нанотрубки, кстати), причём во много раз большая,
- высокое влагопоглощение в газовой фазе - гидрофобно--гидрофильные свойства леса, рссыпанных и сплетёных нанотрубок будут весьма различны,
- химактивность, влияющие на область применений и деградацию,
высокая, если не запредельная цена для большинства применений.



Для данных задач одни из наиболее перспективных оксид-циркониевые нанотрубки.
Стоить отметить, что некоторые из приведённых в статье по ссылке материалы - полупроводники. Наверное, можно сделать высокотемпературный материал для работы в условиях космоса, способный генерировать электричество. Там нет недостатка в жёстком УФ, необходимом для генерации в широкозонных п/п.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Платиновые наношарики
Платиновые наношарики

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.