Версия для слабовидящих
Композиты из нанотрубок нитрида бора прочнее, чем из углеродных Печать Email
Новости об инновациях
25.12.2015

В то время как полимерные нанокомпозиты на основе углеродных нанотрубок привлекли огромный интерес научного сообщества, теперь есть доказательства того, что другая нанотрубка – сделанная из нитрида бора – может продемонстрировать еще большую прочность на единицу веса. Данное исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.

Углеродные нанотрубки обладают очень высокой прочностью, по некоторым оценкам, по крайней мере в 30 раз выше по сравнению с пуленепробиваемым кевларом. При смешивании с легкими полимерами, такими как пластмассы и эпоксидные смолы, крошечные трубки укрепляют материал, формируя легкий и прочный материал для самолетов, кораблей, автомобилей и даже спортивного оборудования.

Нитрид бора, так же как и углерод, может образовывать листы толщиной в один атом, которые скатываются в цилиндры для создания нанотрубок. Сами по себе нанотрубки из нитрида бора (BNNT) почти такие же прочные, как углеродные нанотрубки, но их преимущество при использовании в качестве наполнителя композиционного материала заключается в высокой адгезии к полимеру.

«Самое слабое звено в подобных нанокомпозитах – это поверхность между полимером и нанотрубкой,» – считают ученые.

Ученые разработали новый способ испытать на прочность связь нанотрубка-полимер. Они зажимали нанотрубки нитрида бора между двумя тонкими слоями полимера, причем некоторые из нанотрубок оставили торчащими. Затем к верхушкам некоторых торчащих прямо из полимера нанотрубок приваривали крошечную балку. Потом, прикладывая силу к балке, вытягивали нанотрубки из полимера.

Испытание на прочность связи нанотрубка-полимер. Экспериментальная установка показана схематично слева и фактическое изображение приведено справа.Credit: Changhong Ke/State University of New York at Binghamton

Исследователи обнаружили, что сила, необходимая для вырывания нанотрубки, сначала увеличивается с длиной нанотрубок, а потом стабилизируется. Такое поведение является признаком того, что связь между нанотрубками и полимером разрушается посредством образования трещины, которая затем распространяется.

Исследователи проверили два полимера: эпоксидный и поли(метилметакрилат) ПММА (материал, используемый для оргстекла). Они обнаружили, что связь эпоксидный полимер – нанотрубки нитрида бора была сильнее. Они также обнаружили, что для обоих полимеров прочность связи с нанотрубками нитрида бора была выше, чем с углеродными нанотрубками – на 35 процентов выше для ПММА и примерно на 20 процентов выше для эпоксидного полимера.

Нанотрубки нитрида бора также имеют дополнительные преимущества по сравнению с углеродными нанотрубками. Они более стабильны при высоких температурах и могут лучше усваивать нейтронное излучение, это полезные свойства в экстремальных условиях космического пространства. Кроме того, нанотрубки нитрида бора обладают пьезоэлектрическими свойствами, т.е. они могут генерировать электрический заряд при растяжении.

Основным недостатком нанотрубок нитрида бора является их стоимость. В настоящее время их стоимость составляет около $1000 за грамм, по сравнению с $10–20 за грамм для углеродных нанотрубок. Ученые надеются, что цена снизится, поскольку углеродные нанотрубки были такими же дорогими, когда они только появились.

Ученые считают, что нанотрубки нитрида бора – это будущее для создания полимерных композитов в аэрокосмической промышленности.

Источник: Xiaoming Chen, Liuyang Zhang, Cheol Park, Catharine C. Fay, Xianqiao Wang, Changhong Ke. Mechanical strength of boron nitride nanotube-polymer interfaces. Applied Physics Letters, 2015; 107 (25): 253105 DOI: 10.1063/1.4936755

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/kompozity-iz-nanotrubok-nitrida-bora-prochnee-chem-iz-uglerodn

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта