Een plastic zo solide als staal

Een nieuwe samengestelde kunststof opgebouwd laag voor laag is gemaakt door ingenieurs van de Universiteit van Michigan. Deze kunststof is zo sterk als staal. Het is gebouwd op dezelfde manier als de moeder-van-parel, en toont vergelijkbare sterkte. Interessant is dat deze 300-layer plastic gebouwd met “sterke” nanosheets klei en een fragiele ‘genoemd polymeer polyvinylalcohol (PVA), gewoonlijk gebruikt in verven en lijm, die als “Velcro” de nanodeeltjes omhullen. Deze nieuwe kunststof zou binnenkort worden gebruikt voor het licht, maar sterke armors voor militairen of politieagenten te ontwerpen. De onderzoekers denken ook dit materiaal zou kunnen worden gebruikt in de biomedische sensoren en onbemande vliegtuigen.

U kunt zien boven een illustratie toont de verschillende atomen samenstellen van deze ultrasterke plastic. “Energie-geoptimaliseerde geometrie van binding tussen PVA [Polyvinylalcohol] en MTM [Na + -Montmorillonite] via waterstofbruggen verkregen door computerberekeningen behulp AM1 semi-empirische algoritme Atoms. Al – paars, O – rood, H- lichtgrijs, Si – donkergrijs, C -. green de afstand tussen de OH-groepen op PVA past heel goed dat tussen zuurstofatomen in de coördinatie gebied van siliciumatomen op het oppervlak van de kleiplaatjes Geen defecten of vervanging atomen werden opgenomen in de overweging van de. waterstofbinding. ” (Credit: University of Michigan)

Dit interdisciplinaire project werd geleid door techniek professor Nicholas Kotov en de leden van zijn lab. Hij werd ook geholpen door verschillende medewerkers, zoals engineering hoogleraar mechanische Ellen Arruda of luchtvaart- en ruimtevaarttechniek professor Anthony Waas.

Blijkbaar hebben de onderzoekers een oud probleem opgelost. Terwijl nanostructuren zijn erg sterk, het is heel moeilijk om deze kracht te dragen aan de menselijke schaal;. Als je geprobeerd om iets wat je kunt houden in je armen te bouwen, hadden wetenschappers moeilijkheden overdracht van de sterkte van individuele nanosheets of nanobuizen om het hele materiaal, “Kotov gezegd. “We hebben aangetoond dat een bijna ideaal overdracht van spanning tussen nanosheets en een polymeer matrix kan bereiken.

Dus hoe het team te bouwen deze samengestelde plastic? Ze gebruikten ‘een machine ze ontwikkeld die voortbouwt materialen een nanoschaal laag na de andere. De robotachtige machine bestaat uit een arm die zweeft boven een wiel van flacons verschillende vloeistoffen. In dit geval is de arm hield een stuk glas ter grootte van een stukje kauwgum waarop de nieuwe materialen gebouwd. de arm gedompeld het glas in de lijmachtige polymeeroplossing en vervolgens in een vloeistof die een dispersie van klei nanosheets was. Na deze lagen gedroogd, het proces herhaald. het duurde 300 lagen elke lijm-achtige polymeer en de klei nanosheets een stukje van dit materiaal zo dik als een stuk plastic creëer. ”

En waarom de combinatie van PVA en MTM was zo succesvol? “De lijm-achtige polymeer gebruikt in dit experiment, die polyvinylalcohol, was even belangrijk als de laag-voor-laag assemblage proces. De structuur van de ‘nanoglue en de klei nanosheets liet de lagen coöperatieve waterstofbindingen vormen die geeft aanleiding tot wat Kotov noemde ‘de Velcro-effect.’ Dergelijke obligaties, als hij kapot is, kan gemakkelijk te hervormen in een nieuwe plek. De Velcro-effect is een van de redenen is het materiaal zo sterk. Een ander voorbeeld is de opstelling van de nanosheets. Ze zijn gestapeld als bakstenen, in een afwisselend patroon.

Als u geïnteresseerd bent in deze ‘plastic staal,’ Dit onderzoek is gepubliceerd in Science onder de naam “ultrasterke en stijf Layered nanocomposieten” (Volume 318, Issue 5847, pagina’s 80-83, 5 oktober 2007). Hier zijn twee links naar de abstracte en enkele ondersteunende online materiaal (PDF-formaat, 12 pagina’s, 1,17 MB), waaruit de bovenstaande foto is onttrokken.

Bronnen: University of Michigan persbericht, 4 oktober 2007, en diverse websites

Scheikunde, Techniek, innovatie, Materialen, Nanotechnologie; Science

Je zult verwante verhalen door de onderstaande links.

Wat is het organiserend principe van de hedendaagse digitale werkplek?

Sweet SUSE! HPE haken en ogen zelf een Linux distro

Apple vrij te geven iOS 10 op 13 september, MacOS Sierra op 20 september

Samenwerking; Wat is het organiserend principe van de hedendaagse digitale werkplek;? Enterprise Software; Sweet SUSE! HPE haken en ogen zelf een Linux distro, Enterprise Software, Apple vrij te geven iOS 10 op 13 september, MacOS Sierra op 20 september, Enterprise Software; HPE offloads ‘niet-essentiële’ software assets om Micro Focus in 8800000000 $ deal

HPE offloads ‘niet-essentiële’ software assets om Micro Focus in 8800000000 $ deal