Οι μηχανικοί «έδεσαν» υλικό βαρέως τύπου από κλωστές πιο λεπτές από τρίχα

Μηχανικοί στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια έχουν αναπτύξει υλικά που αποτελούνται από πολλά

διασυνδεδεμένοι μικροκόμβοι.Η νέα δομή απορροφά περισσότερη ενέργεια και μπορεί να παραμορφωθεί περισσότερο, αλλά το υλικό επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα χωρίς ζημιές. Η ανάπτυξη είναι κατάλληλη για τη βιοϊατρική και την αεροδιαστημική βιομηχανία.

Η δομή του υλικού με ένα ιεραρχικό πλέγμα μέσατο σχήμα ενός οκταέδρου, όπου κάθε στοιχειώδες κελί αποτελείται από τρεις ρόμβους. Ο ρόμβος σχηματίζεται από δύο κόμπες ίνες, χρωματισμένες σε διαφορετικά χρώματα. Εικόνα: Widianto P. Moestopo et al., Science Advances

Η δομή του πολυμερούς υλικού είναιένα δίκτυο νανοϊνών που συνδέονται σε κόμβους. Η ακτίνα ενός τέτοιου νήματος είναι μόνο 1,7 μικρά (περίπου 100 φορές πιο λεπτή από μια ανθρώπινη τρίχα) και το πάχος του κόμπου είναι 70 μικρά. Οι κόμποι δεν ήταν δεμένοι, αλλά κατασκευάστηκαν σε κατάσταση κόμπων χρησιμοποιώντας προηγμένη τρισδιάστατη λιθογραφία υψηλής ανάλυσης ικανή να δημιουργήσει δομές σε νανοκλίμακα.

Κομβικά υλικά που δημιουργούνται από πολυμερή,έχουν αντοχή σε εφελκυσμό που είναι πολύ ανώτερη από τα κλασικά υλικά. Μια μελέτη των δειγμάτων έδειξε ότι, σε σύγκριση με τα κλασικά αντίστοιχα, τα υλικά με κόμβους απορροφούν 92% περισσότερη ενέργεια και απαιτούν διπλάσια δύναμη για να σπάσουν υπό τάση.

Δοκιμή αντοχής σε εφελκυσμό σπειρωμάτων με κόμπους (αριστερά) και συμπλεγμένα (δεξιά). Εικόνα: Caltech

Στη μελέτη τους οι μηχανικοί παρουσίασαντεχνολογία για την εκτύπωση υλικών από πολλούς απλούς τύπους κόμβων. Για παράδειγμα, ένας επιπλέον κόμβος περιστροφής παρέχει τριβή για την απορρόφηση επιπλέον ενέργειας όταν το υλικό τεντώνεται. Στο μέλλον, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να εξερευνήσουν υλικά που αποτελούνται από πιο σύνθετους κόμβους.

Η ικανότητα να ξεπεραστεί ο συμβιβασμός μεταξύΗ παραμορφωσιμότητα του υλικού και η αντοχή σε εφελκυσμό προσφέρουν νέους τρόπους για να σχεδιάσετε συσκευές που είναι εξαιρετικά εύκαμπτες, ανθεκτικές και μπορούν να λειτουργούν κάτω από ακραίες συνθήκες.

Vidianto P. Moestopo, συν-συγγραφέας μελέτης

Διαβάστε περισσότερα:

Ένας θησαυρός με 1.000 νομίσματα βρέθηκε κατά λάθος σε μια φάρμα: τι μπορούσαν να αγοράσουν

Ονομάστηκε μια βιταμίνη που προστατεύει τον εγκέφαλο από την άνοια

Αποδείχθηκε ποιοι άνδρες είναι οι πιο γόνιμοι: το σπέρμα τους είναι 50% καλύτερο από τους υπόλοιπους