20:56 2024-04-17
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Nanomaterialul bidimensional stabilește un record de expansiune
_ Nanomaterial bidimensional stabilește recordul de expansiune
Este un truc obișnuit de a întinde un balon pentru a-l umfla mai ușor. Când balonul se întinde, lățimea transversală se micșorează la dimensiunea unui șir. Noah Stocek, Ph.D. student care colaborează cu fizicianul occidental Giovanni Fanchini, a dezvoltat un nou nanomaterial care demonstrează opusul acestui fenomen.
Lucrând la Interface Science Western, sediul Tandetron Accelerator Facility, Stocek și Fanchini au formulat nanofoi bidimensionale de semicarbură de wolfram (sau W2C, un compus chimic care conține părți egale de tungsten și atomi de carbon), care, atunci când sunt întinse într-o direcție, se extind perpendicular pe forța aplicată. Acest design structural este cunoscut sub numele de auxetice.
Smecheria este că structura nanofoii în sine nu este plată. Atomii din foaie sunt formați din unități repetate constând din doi atomi de wolfram pentru fiecare atom de carbon, care sunt aranjați metaforic ca suprafața gropită a unei cutii de ouă. Pe măsură ce tensiunea este aplicată peste nanofoaie elastică într-o direcție, aceasta se extinde în cealaltă dimensiune pe măsură ce gropițele se aplatizează.
Înainte de această inovație, exista un singur material raportat care s-ar putea extinde cu 10% pe unitate. lungime în acest mod contra-intuitiv. Nanofoia de semicarbură de wolfram realizată în Occident se poate extinde la 40%, un nou record mondial.
„Am căutat în mod special să creăm un nanomaterial bidimensional din semicarbură de tungsten”, a spus Stocek. „În 2018, teoreticienii au prezis că ar putea prezenta acest comportament la un nivel excelent, dar nimeni nu a fost capabil să-l dezvolte, în ciuda încercărilor ample ale grupurilor de cercetare din întreaga lume.”
Nu a fost posibil. pentru a construi noul nanomaterial semi-carbură de tungsten folosind mijloace chimice, astfel încât Stocek și Fanchini s-au bazat pe fizica plasmei pentru a forma straturile cu un singur atom. Formată din particule încărcate de atomi, plasma este a patra stare a materiei (cu solid, lichid și gaz). Plasma poate fi observată în lumea naturală în aurora boreală, sau Aurora Borealis, și coroana soarelui în timpul recentei eclipse de soare. Este, de asemenea, utilizat în iluminatul cu neon, tuburile fluorescente și televizoarele cu ecran plat.
De obicei, instrumentele folosite pentru a face nanomateriale bidimensionale sunt cuptoare speciale în care gazele sunt încălzite la o temperatură suficient de mare pentru a reacționa și formează chimic substanța dorită. Această abordare pur și simplu nu a funcționat deoarece orice reacție chimică, cel mai comun proces, ar duce la un produs diferit de nanomaterialul dorit.
„Acolo s-au blocat majoritatea cercetătorilor care au încercat să obțină acest material înaintea noastră, așa că a trebuit să pivotăm”, a spus Fanchini.
În loc să încălzim în cuptoare un gaz format din tungsten și atomi de carbon, care ar produce particule neutre așa cum le-ar obține pentru solide, lichide sau gaze, Stocek și Fanchini a proiectat o nouă instrumentare personalizată care produce o plasmă, care este alcătuită din particule încărcate electric.
Obiective de întindere
Există nenumărate aplicații posibile pentru aceste nanofoi W2C, începând cu un nou tip de extensometru. Aceste manometre disponibile în comerț reprezintă o modalitate standard de a măsura expansiunea și întinderea în orice, de la aripile de avion la instalațiile sanitare casnice.
„Imaginați-vă dacă doriți să știți dacă o țeavă din casa dvs. se deformează și riscă să se spargă la un moment dat. Puteți lipi un senzor pe conducta realizată din acest nanomaterial bidimensional și apoi să utilizați un computer pentru a monitoriza curentul care trece prin acesta, înseamnă că conducta se extinde și riscă să se spargă.
Noul nanomaterial, de fapt, devine mai conductiv din punct de vedere electric și asta deschide ușa pentru posibilități infinite de utilizare în lucruri precum senzori sau orice dispozitiv care detectează evenimente sau schimbări în mediu și trimite informațiile către alte persoane. Electronică. O altă aplicație este încorporarea materialului chiar în electronice extensibile, cum ar fi tehnologia purtabilă, astfel încât acestea să aibă mai multă conductivitate.
„În mod normal, tensometrele se bazează pe faptul că atunci când întindeți un material, acesta devine mai subțire și schimbi conductivitatea unui material pentru a transporta un curent”, a spus Fanchini. „Cu acest nou nanomaterial, acesta nu ar mai fi cazul.”
Descoperirile sunt publicate în revista Materials Horizons.
Comentarii:
Adauga Comentariu