ჩინელი მკვლევარებმა შეიმუშავეს სუპერელასტიკური მყარი ნახშირბადის ნანოფიბური აეროგლეები

შთამბეჭდავი და სუსტი ობობის აბრეშუმისებრი ქსელების მოქნილობითა და სიმტკიცით, სამეცნიერო ჯგუფმა, რომელსაც ხელმძღვანელობდა პროფესორ იუ შჰონგი ჩინეთის მეცნიერებისა და ტექნიკის უნივერსიტეტიდან (USTC), შეიმუშავა მარტივი და ზოგადი მეთოდი სუპერელასტიკური და დაღლილობის რეზისტენტული მძიმე ნახშირბადის აეროგლეების წარმოქმნით, ნანოფილურით ქსელის სტრუქტურა რეზორცინოოლ-ფორმალდეჰიდის ფისოვანი, როგორც ნახშირბადის მძიმე წყაროს გამოყენებით.

Chinese researchers develop superelastic hard carbon nanofiber aerogels1

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, ნახშირბადის აეროგლეები ფართოდ იქნა შესწავლილი გრაფიკული ნახშირბადის და რბილი ნახშირბადის გამოყენებით, რაც უპირატესობას ანიჭებს სუპერელასტიკურობაში. ამ ელასტიური აეროგლეჯების ჩვეულებრივ აქვთ დელიკატური მიკროკონსტრუქციები კარგი დაღლილობის წინააღმდეგობით, მაგრამ ულტრაიისფერი სიძლიერე. მყარი ნახშირბადები დიდ უპირატესობას ანიჭებენ მექანიკურ სიძლიერესა და სტრუქტურულ სტაბილურობას sp3 C- ით გამოწვეული ტურბოსტრატიული „სახლების ბარათების“ სტრუქტურის გამო. თუმცა, სიმტკიცე და სისუსტე აშკარად იძენს ძლიერ კარბონებთან უზენაესობის მიღწევას. ამ დრომდე, ჯერ კიდევ გამოწვევაა უზარმაზარი მყარი ნახშირბადის დაფუძნებული აეროგლეების წარმოება.

ფისოვანი მონომერების პოლიმერიზაცია წამოიწყეს ნანოფილების, როგორც სტრუქტურული შაბლონების თანდასწრებით, ნანოფიბროზული ქსელებით ჰიდროგელის მოსამზადებლად, რასაც მოჰყვება საშრობი და პიროლიზი რთული ნახშირბადის აეროგრილის მისაღებად. პოლიმერიზაციის დროს, მონომერები ანაბრებს შაბლონებს და შედუღებენ ბოჭკოვანი ბოჭკოების სახსრებს, რის შედეგადაც ხდება ქსელის შემთხვევითი სტრუქტურა მასიური ძლიერი სახსრებით. უფრო მეტიც, ფიზიკური თვისებების (მაგალითად, ნანოფიბრის დიამეტრი, აეროგლეების სიმჭიდროვე და მექანიკური თვისებები) შეიძლება კონტროლირება მოხდეს მხოლოდ შაბლონების შერჩევით და ნედლეულის რაოდენობით.

ნახშირბადის რთული ნანოიბერებისა და უხვი შედუღებული სახსრების გამო, ნანოფიბერებს შორის, მყარი ნახშირბადის აეროგლეები აჩვენებს მძლავრ და სტაბილურ მექანიკურ წარმოდგენებს, მათ შორისაა სუპერ-ელასტიურობა, მაღალი სიძლიერე, უკიდურესად სწრაფი აღდგენის სიჩქარე (860 მმ s-1) და დაბალი ენერგიის დაკარგვის კოეფიციენტი ( <0.16). 104 ციკლისთვის 50% დაძაბულობის პირობებში შემოწმების შემდეგ, ნახშირორჟანგი აჩვენებს მხოლოდ 2% პლასტიკური დეფორმაციას და შეინარჩუნა 93% თავდაპირველი სტრესი.

მძიმე ნახშირორჟანგს შეუძლია შეინარჩუნოს სუპერ-ელასტიურობა მკაცრ პირობებში, მაგალითად თხევად აზოტში. მომხიბლავი მექანიკური თვისებებიდან გამომდინარე, ამ მძიმე ნახშირორჟანგამ დაჰპირდა სტრესის სენსორების გამოყენებას მაღალი სტაბილურობით და ფართო დეტექტივის დიაპაზონში (50 KPa), ისევე როგორც გაჭიმვის ან მოსახვევური დირიჟორები. ეს მიდგომა ითვალისწინებს გაფართოებას, რომ მოხდეს ნახშირბადის სხვა კომპოზიტური ნანოფიბრების დამზადება და ხისტი მასალის ელასტიური ან მოქნილ მასალად გადაქცევის პერსპექტიული მეთოდი, ნანოფილური მიკროკონსტრუქციების დიზაინით.


გამოგზავნის დრო: მარტი-13-2020