Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Nanotubes berubah menjadi karbon yang lebih sukar untuk kapal angkasa, satelit

Anonim

Superman boleh membuat berlian dengan memecahkan sebilangan arang batu di tangannya, tetapi para saintis Universiti Rice menggunakan taktik yang berbeza.

iklan


Para saintis bahan beras membuat nanodiamonds dan bentuk lain karbon dengan memecahkan nanotubes terhadap sasaran pada kelajuan tinggi. Nanodiamonds tidak akan membuat sesiapa kaya, tetapi proses pembuatannya akan memperkaya pengetahuan jurutera yang merekabentuk struktur yang menentang kerosakan akibat kesan berkelajuan tinggi.

Berlian adalah hasil kajian terperinci mengenai pemotongan balistik nanotube karbon pada halaju yang berbeza. Hasilnya menunjukkan bahawa kesan-kesan tenaga yang tinggi menyebabkan bon atom di nanotube memecah dan kadang-kadang menggabungkan ke struktur yang berbeza.

Kerja-kerja yang diketuai oleh makmal-makmal bahan-bahan saintis Pulickel Ajayan di Rice dan Douglas Galvao di State University of Campinas, Brazil, bertujuan membantu jurutera aeroangkasa mengarang bahan ultralight untuk kapal angkasa dan satelit yang dapat menahan kesan dari projektil halaju tinggi seperti mikrometeorit.

Penyelidikan itu muncul dalam jurnal American Chemical Society ACS Applied Materials and Interfaces .

Mengetahui bagaimana ikatan atom nanotube dapat dikombinasikan akan memberi petunjuk para saintis untuk membangunkan bahan ringan dengan menyusun semula bon tersebut, kata pengarang bersama dan pelajar pascasarjana Rice Sehmus Ozden.

"Satelit dan kapal angkasa berisiko pelbagai projektil yang merosakkan, seperti mikrometeorit dan serpihan orbital, " kata Ozden. "Untuk mengelakkan kerosakan yang merosakkan seperti ini, kami memerlukan bahan-bahan yang ringan dan fleksibel dengan ciri-ciri mekanikal yang luar biasa. Nanotub karbon boleh menawarkan penyelesaian yang sebenar."

Para penyelidik mengemas nanotube karbon multiwalled ke dalam pelet sfera dan menembak mereka pada sasaran aluminium dalam senapang ringan dua tahap di Rice, dan kemudian dianalisis hasil daripada kesan pada tiga kelajuan yang berbeza.

Di mana para penyelidik menganggap halaju rendah 3.9 kilometer sesaat, sejumlah besar nanotube didapati tetap utuh. Ada juga yang selamat kesan impak kelajuan 5.2 kilometer sesaat. Tetapi sangat sedikit yang didapati di kalangan sampel yang dihancurkan pada hipervelocity 6.9 kilometer sesaat. Para penyelidik mendapati bahawa banyak, jika tidak semua, nanotube terbahagi kepada nanoribbons, mengesahkan eksperimen terdahulu.

Pengarang penulis Chandra Sekhar Tiwary, penyelidik pasca doktoral, menyatakan beberapa nanotubes dan nanoribbons yang terselamat kesannya sering dikimpal bersama, seperti yang diperhatikan dalam gambar mikroskop elektron transmisi.

"Dalam laporan terdahulu kami, kami menunjukkan bahawa karbon nanotube membentuk graphene nanoribbons pada kesan hypervelocity, " kata Tiwary. "Kami menjangkakan untuk mendapatkan struktur nanost carbon yang dikimpal, tetapi kami terkejut melihat nanodiamond juga." Orientasi nanotube antara satu sama lain dan berkaitan dengan sasaran dan jumlah dinding tiub adalah sama pentingnya dengan struktur akhir sebagai halaju, kata Ajayan.

"Kerja-kerja ini membuka jalan baru untuk membuat bahan-bahan nanosize menggunakan kesan halaju tinggi, " kata pengarang utama Leonardo Machado dari pasukan Brazil.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Rice University . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Sehmus Ozden, Leonardo D. Machado, Chandra Sekhar Tiwary, Pedro Alves da Silva Autreto, Robert Vajtai, Enrique V. Barrera, Douglas Soares Galvao, Pulickel M Ajayan. Pemotongan Balistik Karbon Nanotubes . ACS Applied Materials & Interfaces, 2016; DOI: 10.1021 / acsami.6b07547