Нановолокна, обладающие уникальными свойствами, станут основой для новых высокопрочных композитных материалов

Команда исследователей из университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska-Lincoln, UNL) разработала технологию производства нового типа нановолокон, которые обладают набором уникальных свойств. Эти нановолокна обладают одновременно механической прочностью и жесткостью, свойствами, которые ранее считались несовместимыми, сообщает dailytechinfo.org. 

Прочность определяет какую максимальную нагрузку может выдерживать данный материал, а его жесткость определяет какое количество энергии должно быть приложено к материалу для его разрушения. Ранее считалось, что при разработке новых материалов, особенно наноматериалов, исследователи должны были пожертвовать одним показателем в пользу другого и наоборот, но команде из UNL удалось опровергнуть это устоявшееся мнение.

Используя в процессе производства растворитель особого состава в количествах, больших, чем использовалось когда-либо ранее, исследователи смогли придать новому наноматериалу высокую прочность одновременно с высокой жесткостью. Команду, занимавшаяся данными исследованиями возглавляет профессор механики и материаловедения Юрис Дзенис (Yuris Dzenis), а в состав команды входят Димитрий Папков, Ян Зоу, Мохаммад Нэхид Андэлиб, Александр Гопоненко, и Стивен З.Д. Ченг.

Об области, в которой будет использован новый материал совсем не тяжело догадаться, ведь работы проводились благодаря финансированию Научно-исследовательского управления ВВС США (Air Force Office of Scientific Research), Армейского управления университетских исследовательских инициатив (U.S Army Research Office Multidisciplinary University Research Intiative) и Американского научного фонда.

Исследователи изготовили полиакрилонитриловые нановолокна используя технологию, называемую электро-прядением (electrospinning). Они приложили высокое электрическое напряжение к синтетическому полимеру, растворенному в акриловом растворителе, который выдавливался сквозь крошечное отверстие, формируя очень длинное, практически непрерывное нановолокно. Прочность этого нановолокна обеспечивалась его малой толщиной, а жесткость - особой кристаллической структурой полимера, которая получалась под воздействием высокого напряжения в момент полимеризации материала. Такие нановолокна могут успешно использоваться для создания новых композиционных материалов, обладающих малым весом, высокой механической прочностью и стойкостью к внешним воздействиям.

Эти новые материалы в будущем смогут заменить пластики, армированные углеродным волокном в автомобилестроении, авиастроении, и стать новым видом конструкционных материалов для строительства различных силовых конструкций, таких, как мосты и эстакады. В военной области, а именно для нее и создавался новый нановолоконный материал, о может быть использован в создании новых, более легких о обеспечивающих высокий уровень защиты, бронежилетов и покрытий для военной техники, эффективно поглощающих и рассеивающих энергию попадающих в них боеприпасов.

ПластЭксперт