วิศวกร "มัด" วัสดุที่ใช้งานหนักจากด้ายที่บางกว่าเส้นผม

วิศวกรที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียได้พัฒนาวัสดุที่ประกอบด้วยมากมาย

ไมโครโหนดที่เชื่อมต่อถึงกันโครงสร้างใหม่ดูดซับพลังงานได้มากขึ้นและสามารถเปลี่ยนรูปได้มากขึ้น แต่วัสดุกลับคืนสู่รูปทรงเดิมโดยไม่เกิดความเสียหาย การพัฒนานี้เหมาะสำหรับชีวการแพทย์และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

โครงสร้างของวัสดุที่มีโครงตาข่ายเป็นลำดับชั้นรูปร่างแปดด้านซึ่งแต่ละเซลล์พื้นฐานประกอบด้วยสามรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเกิดจากเส้นใยที่ผูกเป็นปมสองเส้นซึ่งมีสีต่างกัน ภาพ: Widianto P. Moestopo et al. ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

โครงสร้างของวัสดุพอลิเมอร์คือเครือข่ายของเส้นใยนาโนที่เชื่อมโยงกันเป็นปม รัศมีของด้ายดังกล่าวมีเพียง 1.7 ไมครอน (บางกว่าเส้นผมประมาณ 100 เท่า) และความหนาของปมคือ 70 ไมครอน นอตไม่ได้ถูกผูกไว้ แต่ถูกประดิษฐ์ในสภาพที่ผูกปมโดยใช้การพิมพ์หิน 3 มิติความละเอียดสูงขั้นสูงที่สามารถสร้างโครงสร้างในระดับนาโนได้

วัสดุสำคัญที่สร้างขึ้นจากโพลิเมอร์มีความต้านทานแรงดึงที่เหนือกว่าวัสดุแบบดั้งเดิมมาก การศึกษาตัวอย่างแสดงให้เห็นว่า เมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม วัสดุที่มีนอตจะดูดซับพลังงานได้มากกว่า 92% และต้องใช้แรงมากเป็นสองเท่าในการแตกหักภายใต้แรงดึง

การทดสอบแรงดึงของด้ายที่ผูกปม (ซ้าย) และด้ายที่พันกัน (ขวา) ภาพ: คาลเทค

ในการศึกษาของพวกเขา วิศวกรนำเสนอเทคโนโลยีสำหรับวัสดุการพิมพ์จากโหนดง่าย ๆ หลายประเภท ตัวอย่างเช่น เงื่อนบิดพิเศษทำให้เกิดแรงเสียดทานเพื่อดูดซับพลังงานพิเศษเมื่อวัสดุถูกยืดออก ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะสำรวจวัสดุที่ประกอบด้วยเงื่อนที่ซับซ้อนมากขึ้น

ความสามารถในการเอาชนะการประนีประนอมระหว่างความสามารถในการเปลี่ยนรูปของวัสดุและความเหนียวในการดึง นำเสนอแนวทางใหม่ในการออกแบบอุปกรณ์ที่มีความยืดหยุ่นสูง ทนทาน และสามารถทำงานได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง

Vidianto P. Moestopo ผู้ร่วมวิจัย

อ่านเพิ่มเติม:

สมบัติมูลค่า 1,000 เหรียญถูกพบโดยบังเอิญในฟาร์ม พวกเขาซื้ออะไรได้บ้าง

ชื่อวิตามินที่ป้องกันสมองจากโรคสมองเสื่อม

ปรากฎว่าผู้ชายคนไหนมีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุด: สเปิร์มของพวกเขาดีกว่าที่เหลือ 50%