14:00 2024-03-25 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Nanoparticulele evazive imprimate 3D ar putea duce la noi materiale de schimbare a formei

_ Nanoparticule evazive imprimate 3D ar putea duce la noi materiale de schimbare a formei

În nanomateriale, forma este destinul. Adică, geometria particulei din material definește caracteristicile fizice ale materialului rezultat.

„Un cristal format din rulmenți cu nano-bile se va aranja altfel decât un cristal din nano-zaruri și acestea. aranjamentele vor produce proprietăți fizice foarte diferite”, a spus Wendy Gu, profesor asistent de inginerie mecanică la Universitatea Stanford, prezentând ultima sa lucrare care apare în revista Nature Communications.

„Am folosit o nanoprintare 3D. tehnică pentru a produce una dintre cele mai promițătoare forme cunoscute - tetraedre trunchiate arhimede. Sunt tetraedre la scară de microni, cu vârfurile tăiate."

În lucrare, Gu și coautorii ei descriu modul în care au nanotipărit zeci. de mii de aceste nanoparticule provocatoare, le-au amestecat într-o soluție și apoi le-au urmărit cum s-au autoasamblat în diferite structuri cristaline promițătoare. Mai critic, aceste materiale se pot schimba între stări în câteva minute pur și simplu prin rearanjarea particulelor în noi modele geometrice.

Această capacitate de a schimba „faze”, deoarece inginerii materialelor se referă la calitatea schimbării formei, este similară cu cea atomică. rearanjare care transformă fierul în oțel călit sau în materiale care permit computerelor să stocheze terabytes de date valoroase în formă digitală.

„Dacă putem învăța să controlăm aceste schimbări de fază în materialele realizate din aceste tetraedre trunchiate arhimediene, atunci ar putea conduce în multe direcții de inginerie promițătoare”, a spus ea.

Tetraedrele trunchiate arhimedeene (ATT) au fost mult timp teoretizate a fi printre cele mai dorite dintre geometrii pentru producerea de materiale care pot schimba cu ușurință faza, dar până de curând au fost dificil de fabricat – prezis în simulările computerizate, dar greu de reprodus în lumea reală.

Gu se grăbește să sublinieze că echipa ei nu este prima care produce tetraedre trunchiate la scară nanometrică în cantitate, dar ele se numără printre primul, dacă nu primul, care folosește nanoprinting 3D pentru a face acest lucru.

„Cu nanoprinting 3D, putem realiza aproape orice formă ne dorim. Putem controla forma particulelor cu foarte mare atenție”, a explicat Gu. „Această formă specială a fost prezisă prin simulări pentru a forma structuri foarte interesante. Când le puteți împacheta împreună în diferite moduri, ele produc proprietăți fizice valoroase.”

ATT-urile formează cel puțin două structuri geometrice extrem de dorite. Prima este un model hexagonal în care tetraedrele se sprijină plat pe substrat cu ajutorul lor. vârfuri trunchiate îndreptate în sus ca un lanț muntos la scară nanometrică. Al doilea este poate și mai promițător, a spus Gu.

Este o structură cristalină cvasi-diamond în care tetraedrele alternează în orientări în sus și în jos, ca ouăle care se odihnesc într-o cutie de ouă. Aranjamentul de diamant este considerat un „Sfântul Graal” în comunitatea fotonică și ar putea conduce în multe direcții științifice noi și interesante.

Cel mai important, însă, atunci când este proiectat corespunzător, viitorul materialele realizate din particule imprimate 3D pot fi rearanjate rapid, comutând cu ușurință înainte și înapoi între faze cu aplicarea unui câmp magnetic, curent electric, căldură sau altă metodă de inginerie.

Gu a spus că își poate imagina acoperiri pentru panouri solare care se schimbă de-a lungul zilei pentru a maximiza eficiența energetică, filme hidrofobe new-age pentru aripile și ferestrele avionului, care înseamnă că nu se aburit sau nu se înghețează niciodată, sau noi tipuri de memorie de computer. Lista continuă la nesfârșit.

„În acest moment, lucrăm la a face aceste particule magnetice pentru a controla modul în care se comportă”, a spus Gu despre cele mai recente cercetări deja în desfășurare, folosind nanoparticule tetraedrice trunchiate de Arhimede în moduri noi. . „Posibilitățile abia încep să fie explorate.”

(Fluierul)

Inapoi