Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Структура «труба в трубе» становится прочной

Структура «труба в трубе» становится прочной

Опубликовал: Admin, 27-10-2021, 23:14, Нанотехнологии, 5, 0

Структура «труба в трубе» становится прочной

Подобно стеблям травы, ученые Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) создали соединенные с помощью наностержней трубки-в-трубках, которые позволяют использовать более прочные конструкционные материалы с низкой плотностью.

Пористые материалы с конструкцией решетки с преобладанием растяжения, которые предлагают привлекательные механические свойства при сверхлегком весе и большой площади поверхности для широкого спектра применений, недавно достигли почти идеального линейного масштабирования между жесткостью и плотностью.

В новом исследовании команда разработала процесс преобразования полностью плотных, напечатанных на 3D-принтере полимерных балок в многослойные конструкции из полых труб из графитового углерода, где, как и стебли травы, внутренняя и внешняя части трубки связаны через сеть подкосов. Исследование помещено на обложку номера от 25 октября. Природные материалы .

Испытания на сжатие и компьютерное моделирование показывают, что это изменение морфологии балки резко замедляет снижение жесткости с уменьшением плотности. Эксперименты по сжатию дополнительно продемонстрировали восстановление большой деформации после сжатия от 30 до 50 процентов, что привело к высоким гравиметрическим свойствам рассеивания энергии.

Пористые материалы со сверхнизкой плотностью находят множество новых применений, таких как механические амортизаторы, термическая и акустическая изоляция, гибкие батареи и каркасы для катализаторов, устройства MEMS и в качестве материалов мишеней для экспериментов по физике высокой плотности энергии.

«Некоторые из этих применений выиграют от снижения плотности неактивного углеродного материала при сохранении высокой удельной площади поверхности в сочетании с высокой жесткостью и свойствами восстановления формы», - сказал специалист по материалам LLNL Цзянчао Йе, соавтор статьи. «Подумайте о батареях или катализаторах: уникальная конструкция« труба в трубе »сочетает в себе превосходные механические свойства с низкой плотностью и обеспечивает Большую площадь поверхности Для Накопления энергии Или катализаторов с легкими путями массового транспорта».

Подобные конструкции сэндвич-панелей со встроенными несущими стойками также встречаются в природе, где важны легкий вес и хорошие механические свойства. Примеры включают черепа различных видов, стебли растений и кости птиц. В то время как новая углеродная структура с распорками «труба-в-трубе» (STinT) напоминает архитектуру черепов животных и стеблей растений, ее характерный масштаб длины на несколько порядков меньше.

Чтобы преодолеть проблему быстрого ухудшения механических свойств с уменьшением плотности, команда разработала жесткую конструкцию STinT. В частности, они изготовили микрорешетки на основе углерода со встроенной морфологией пучка STinT с помощью двухэтапного процесса пиролиза с использованием никелевого катализатора. Этот процесс изготовления сохраняет структуру и размеры жертвенного полимерного шаблона в том виде, в котором он был напечатан, для получения чрезвычайно жестких углеродных решеток с плотностью до 64 мг /см3.

«Мы приписываем жесткость наших углеродных решеток с низкой плотностью интегрированной конструкции балки« труба в трубе »с распорками нанометрового размера, которая позволяет создавать легкие, но жесткие строительные блоки решетки, концепцию дизайна, которая может быть применена ортогонально к текущим усилиям по оптимизации топологии решетки», - сказал он. Материаловед из LLNL Юрген Бинер, соавтор статьи.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии