Сүүлийн үеийн тайланд дурдсанаар дараагийн үеийн нийлмэл материалууд өөрсдийн бүтцийн эрүүл мэндийн байдлыг хянаж, нийтлэг болж чаддаг.
Нүүрстөрөгчийн файбер нийлмэл материалууд нь хөнгөн, бат бөх бөгөөд автомашин, нисэх онгоц болон бусад тээврийн хэрэгслийн чухал бүтцийн материал юм. Эдгээр нь эпокси давирхай зэрэг полимер субстратуудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээр нь хүчитгэсэн нүүрстөрөгчийн утаснуудаар бэхлэгдсэн байдаг. Хоёр материалын өөр өөр механик шинж чанараас шалтгаалан утаснууд нь хэт их ачаалал эсвэл ядрах үед субстратаас унах болно. Энэ нь карбон файбер нийлмэл бүтцэд учирсан гэмтэл нь гадаргуугийн доор нуугдаж, нүцгэн нүдээр илрүүлэх боломжгүй бөгөөд энэ нь сүйрэлд хүргэж болзошгүй гэсэн үг юм.
"Нийлмэл материалын дотор талыг ойлгосноор та тэдний эрүүл мэндийг илүү сайн дүгнэж, засах шаардлагатай гэмтэл байгаа эсэхийг мэдэх боломжтой" гэж Ридж Крис Боуланд, судлаач Ридж Крис Боуланд хэлэв.
АНУ-ын Эрчим хүчний яамны Оак Рижийн үндэсний лаборатори (Оак үндэсний лаборатори) Вигнер. "Саяхан, Bowland болон ORNL-ийн нүүрстөрөгч ба нийлмэл материалын багийн ахлагч Амит Наскар хагас дамжуулагч цахиурын карбидын нано бөөмс дээр дамжуулагч нүүрстөрөгчийн утас ороох өнхрөх туузны аргыг зохион бүтээжээ. Наноматериалууд нь бусад шилэн материалаас илүү бат бөх нийлмэл материалд суулгагдсан бөгөөд тэдгээрийн эрүүл мэндийг хянах шинэ бүтэцтэй болсон. Полимерт хангалттай бүрсэн утаснууд нь цахилгаан сүлжээг үүсгэдэг бөгөөд их хэмжээний нийлмэл материалууд нь цахилгаан дамжуулах чадварыг гадны хүчний нөлөөн дор устгаж, нийлмэл материалд механик болон цахилгаан функцийг нэмж, эслэгийг сунахад хүргэдэг Шуурганы үймээн самуун нь нийлмэл далавчийг нугалахад хүргэдэг бол цахилгаан дохио нь онгоцны компьютерт далавч хэт их даралттай байгааг анхааруулж, туршилтыг санал болгож магадгүй юм. Нүүрстөрөгчийн утаснууд нь хаа сайгүй байдаг бүтээгдэхүүн, тэр дундаа 3D хэвлэмэл машин, барилга байгууламжид ч байр сууриа олж чаддаг. Судлаачид нано бөөмсөнд шингээсэн эслэгийг хийхийн тулд өндөр хүчин чадалтай нүүрстөрөгчийн шилэн дамаруудыг бул дээр суурилуулсан бөгөөд энэ нь зах зээл дээр байгаа нано хэсгүүдийн өргөнийг агуулсан эпокси давирхайд эслэгийг шингээсэн. (45-65 нм).
Дараа нь бүрхүүлийг бэхлэхийн тулд утаснууд нь зууханд хатаана. Полимер субстрат дээр наасан нано хэсгүүдэд шингэсэн утаснуудын бат бөх байдлыг шалгахын тулд судлаачид One Direction-д байрлуулсан шилэн хүчитгэсэн нийлмэл дам нурууг хийжээ. The Bowland консолын үзүүрийг бэхэлсэн стресс туршилтыг хийж, механик шинж чанарыг үнэлдэг машин дунд талын түлхэлтийн хүчийг таслах хүртэл хийсэн. Нийлмэл материалын мэдрэх чадварыг судлахын тулд тэрээр консолын цацрагийн хоёр талд электрод суурилуулсан. "Динамик механик анализатор" гэж нэрлэгддэг машинд тэрээр консолыг хөдөлгөөнгүй байлгахын тулд нэг үзүүрийг хайчилж авав. Боулэнд эсэргүүцлийн өөрчлөлтийг хянадаг бол машин нь дүүжлүүрийн цацрагийг нугалахад нөгөө үзүүрт хүч өгдөг. ORNL, докторын дараах судлаач Нгок Нгуен нийлмэл материал дахь химийн холбоог судлах, ажиглагдсан механик бат бэхийн талаарх ойлголтыг сайжруулах зорилгоор Фурье хувиргах хэт улаан туяаны спектрометрт нэмэлт туршилт хийсэн. Судлаачид мөн янз бүрийн хэмжээний нано бөөмсөөс бүтсэн нийлмэл материалын задрах энергийн чадварыг туршсан (чичиргээ сааруулагч шинж чанараар хэмжигддэг), энэ нь бүтцийн материалын цочрол, чичиргээ болон бусад стресс, суналтын эх үүсвэрт үзүүлэх хариу үйлдлийг хөнгөвчлөх болно. Концентраци бүрт нано бөөмс нь эрчим хүчний зарцуулалтыг сайжруулж чаддаг (65% -иас 257% хүртэл янз бүрийн түвшинд). Боуланд, Наскар нар өөрөө мэдрэгчтэй карбон файбер нийлмэл материал үйлдвэрлэх процессын патент авах хүсэлт гаргасан.
"Нэвчилттэй бүрээс нь хөгжиж буй шинэ наноматериалуудын давуу талыг ашиглах шинэ арга замыг бий болгож байна. "Боуланд хэлэв. Судалгааг Америкийн Химийн Нийгэмлэгийн ACS Хэрэглээний материал ба интерфейс (Applied Materials & Interfaces) сэтгүүлд нийтэлсэн ORNL лабораторийн судалгаа, хөгжүүлэлтийн төслүүд дэмжсэн.
Шуудангийн цаг: 2018 оны 12-р сарын 07