科学者たちは、ナノスケールで炭素を構造化する新しい方法を発見し、強度と密度の点でダイヤモンドを超える構造を作成しました。
小さなカーボングリッドが実験室で作られ、テストされたという事実にもかかわらず、それはまだその実用化から非常に遠いです。 しかし、この新しいアプローチは、将来、より強く、より軽い材料を作成するのに役立つ可能性があります。これは、航空宇宙や航空などの業界にとって非常に興味深いものです。
ここで話しているのは、ナノラティック構造として知られているものです。上の画像のような多孔質構造で、3次元のカーボンストラットとカーリーブレースで構成されています。 独特の構造のおかげで、信じられないほど強くて軽量です。
通常、これらのナノラティックは円筒形のフレームワークに基づいています(ビームナノラティックと呼ばれます)。 しかし、チームは現在、ラメラナノラティック、小さなラメラに基づく構造を作成しました。
実験と計算に基づいて、ラメラアプローチは、ナノ構造ビーム法に比べて強度が639％増加し、剛性が522％増加することを約束します。
実験室でこれらの材料を確実にテストするために、研究者は、直接レーザー書き込み2光子重合と呼ばれる高度な3Dレーザー印刷プロセスを使用しました。
このプロセスでは、UVに敏感な液体樹脂を使用して、樹脂に光子を放出し、特定の形状の固体ポリマーに変換します。 次に、余分な樹脂を除去し、構造を加熱して所定の位置に保持するために、追加の手順が必要です。
科学者がここでできることは、実際には、このタイプの材料の理論上の最大剛性と強度に近づいています。これは、Khashin-ShtrikmanとSukeの上限として知られている境界です。
走査型電子顕微鏡で確認されたように、これらは理論上の極限強度に到達できることを示した最初の実際の実験ですが、この材料をより大規模に製造することはまだできていません。
実際、材料の強度の一部はその小さなサイズにあります。そのようなオブジェクトが100ナノメートル(人間の髪の毛の太さの1000分の1)に圧縮されると、それらの細孔と亀裂が小さくなり、潜在的な欠陥が減少します。
これらのナノラティックを最終的にどのように使用できるかに関しては、航空宇宙産業にとって確かに興味深いものになるでしょう。強度と低密度の組み合わせにより、航空機や宇宙船に理想的です。
この研究はNatureCommunicationsに掲載されました。
出典：写真：(Cameron Crook and Jens Bauer / UCI)
