Новини освіти та науки в У... // Наука в світі // Перламутрові мушлі дозволи...

реєстрація

Новини освіти та науки в Україні та світі

[ русский ] Перламутрові мушлі дозволили створити надзвичайно міцний та гнучкий матеріал

Близько 75 відсотків комерційно використовуваних полімерів, включаючи поліетилен, який використовується для упаковки і поліпропілен для пляшок, є напівкристалічними. Ці матеріали мають низьку механічну міцність і, отже, не можуть використовуватися для багатьох передових застосувань, таких як автомобільні фітинги, такі як шини, віялові ремені, бампери і т.д. Дослідники вже багато десятиліть вивчают, повертаючись до початку 1900-х років, різну дисперсію наночастинок в полімері, металі, а керамічні матриці можуть значно поліпшити властивості матеріалу.

поліпшити властивості матеріалу

Хорошим прикладом в природі є перламутр, який становить 95 відсотків неорганічного арагонита і 5 відсотків кристалічного полімеру (хітин). Його ієрархічне впорядкування наночастинок – суміш інтеркалірованних тендітних тромбоцитів і тонких шарів еластичних біополімерів – сильно покращує його механічні властивості. Крім того, паралельні шари арагонита, утримувані разом нанометровим (~ 10 нм завтовшки) кристалічним шаром біополімера, утворюють «цеглини», які згодом збираються в «цегляні» надбудови в мікрометричному масштабі і більше. Ця структура при багаторазових розмірах значно підвищує її міцність.

«Хоча досягнення такої збірки наночастинок в ієрархію в великих масштабах було «святим граалем» в нанонауці, до сих пір не було встановлено методу для досягнення цієї мети», – каже Ден Чжао, студент Кандидата Кумара. «Ми звернулися до цієї проблеми через контрольовану багатомасштабну збірку наночастинок за рахунок використання кінетики кристалізації полімеру».

використання кінетики кристалізації полімеру

У той час як дослідники, що спеціалізуються на полімерних нанокомпозитах, добилися легкого контролю за організацією наночастинок в аморфній полімерній матриці, на сьогоднішній день ніхто не зміг налаштувати збірку наночастинок в кристалічній полімерній матриці. Дослідники кристалізували невеликі молекули (переважно воду) для організації колоїдних частинок, але через власну кінетику цих процесів частки зазвичай витісняються в межі мікромасштабних зерен, і тому дослідники не змогли впорядкувати наночастинки, необхідні для імітації перламутру.

Група Кумара, фахівці з налаштування структури і, отже, властивостей полімерних нанокомпозитів, виявили, що шляхом змішування наночастинок в розчині полімерів (полиетиленоксиду) і зміни швидкості кристалізації шляхом зміни ступеня додаткового охолодження, вони могли б контролювати, як наночастки збираються в трьох різних режимах шкали: нано, мікро і макрометром. Кожна з наночастинок була рівномірно покрита полімерами і рівномірно розподілена до початку процесу кристалізації. Потім наночастинки збирали в листи (10-100 нм) і листи в агрегати на мікромасштабі (1-10 мкм), коли полімер кристалізували.

полімер кристалізували

«Ця контрольована самозбірка важлива, тому що вона покращує міцність матеріалів, зберігаючи при цьому їх жорсткість», – каже Кумар. «І матеріали зберігають низьку щільність чистого напівкристалічного полімеру, так що ми можемо звести вагу структурного компонента до мінімуму, властивість, яка має вирішальне значення для додатків, таких як автомобілі і літаки, де вага є критичним міркуванням. Завдяки нашому універсальному підходу, ми можемо варіювати або частку, або полімер для досягнення певної поведінки матеріалу або характеристик пристрою».

28.06.2017 00:00, за матеріалами:

Інші новини рубрики "Наука в світі"

Нові технології демонструють як оперувати ракові пухлини ще до операції

Не часто так буває, що падіння рятує чиєсь життя. Елен Пауелл, 74 роки, розповідає, як це відбувалося у неї. Комп'ютерне томографічне сканування, що послідувало за її падінням, виявило ракову пухлину головного мозку, яка привела її в клініку Майо у хірургію з використанням передових технологій. Мозгова магнітно-резонансна...Докладно

27.06.2017 00:00

Штучну шкіру тепер можна створювати у 50 разів дешевше

Вчені з Південної Кореї придумали новий метод для 3D-друку шкіри людини, який скорочує час цього процесу і знижує його вартість. Повідомляючи про свої результати в журналі Biofabrication, команда з Університету науки і технологій Поханг демонструє нову стратегію друку 3D-клітин для розробки 3D-моделі шкіри людини в...Докладно

25.06.2017 00:00

Тепер можна спостерігати роботу внутрішніх органів наживо

Біомедичні інженери тепер можуть в реальному часі зазирнути і отримати повний огляд на внутрішню роботу органів маленької тварини: поточну кров, циркулюючі клітини меланоми і нервові закінчення. Техніка, яка отримала назву «одноімпульсная фотоакустична комп'ютерна томографія (SIP-PACT)», використовує найкраще з світлового...Докладно

24.06.2017 00:00

Нова технологія дозволить зменшити кількість операцій

Інженери лабораторії оптичної візуалізації, очолювані Ліхонг Вангом компанії Кальтех, розробили технологію обробки зображень, яка допоможе хірургам, що видаляють шматки раку молочної залози, підтвердити, що вони вирізали всю пухлину. Ця технологія зменшить необхідність в додаткових операціях. Щорі...Докладно

22.06.2017 00:00

Батьківська мотивація впливає на академічні результати студентів

Сімейна підтримка грає вирішальну роль в розвитку академічної мотивації і досягнень учнів. Попередні дослідження припустили, що участь батьків в академічному житті дітей, може бути пов'язана з кращими навчальними результатами цих учнів. Однак, результати не були однозначними і залишалось не вирішеним питання який саме вид...Докладно

15.06.2017 00:00

Технології це добре, але й варто пам’ятати про наслідки

Розвиток технологій призвів до нашої залежності від цих присторіїв. Все це істотно змінило спілкування та взаємодію людей між собою. Майкл Багежа, професор і директор «Greenlee», школи журналістики та комунікації в Університеті штату Айова. Багежа не виступає проти розвитку технологій - насправді, він поклад...Докладно

14.06.2017 00:00

Більше новин рубрики "Наука в світі"

Новини інших рубрик

Більше новин