En
همه دسته ها
En

اخبار

دانشگاه علم و صنعت چین (ustc) مواد ساختار بیومیمتیک نور را توسعه داده است, استحکام بالا و نانو سلولز قوی

زمان:2020-05-26 بازدید:

از بدو تولد تمدن بشری, مواد اساس مادی توسعه و پیشرفت اجتماعی بوده است. مصالح سازه ای مانند فلزات, سرامیک ها و پلیمرها بیشترین استفاده را در بین تمام مواد موجود دارند. در سال های اخیر, توسعه مواد با کارایی بالا با طرد متقابل (مانند قدرت و استحکام), به ویژه مصالح ساختمانی بر اساس مقیاس نانومتری, توجه بیشتری را به خود جلب کرده است.



تازگی, تیم آکادمیک یو شوهونگ از دانشگاه علم و فناوری چین با موفقیت یک ماده ساختاری بیومیمتیک نانوسلولزی با کارایی بالا توسعه داده است. (CNFP). این ماده دارای خواص جامع عالی است, چگالی آن تنها یک ششم چگالی فولاد است, قدرت خاص, چقرمگی خاص بیشتر از مواد آلیاژی سنتی است, سرامیک و پلاستیک های مهندسی.



سلولز یکی از فراوان ترین مواد آلی طبیعی در جهان است. پنبه, کنف, straw, پوشال, باگاس, غیره., همه می توانند سلولز را تامین کنند. بنابراین, منابع بیولوژیکی گسترده یک پایه پایدار برای این ماده ایجاد می کند.



نتایج در ماه می منتشر شد 1 در مجله Science Advances (پیشرفت علم 2020) مانند "سبک وزن, سخت است, و مواد ساختاری فله ای مشتق از نانوالیاف سلولز با ضریب انبساط حرارتی پایین." 6, eaaz1114).



مشخص شد که سبک وزن, خواص استحکام و چقرمگی بالا CNFP عمدتاً از طراحی ساختار لایه ای در مقیاس میکرونی و ساختار شبکه سه بعدی نانومتری ناشی می شود.. نانوالیاف سلولز بسیار کریستالی داخلی می توانند شدت بسیار بالایی را ارائه دهند, از طریق تعداد زیادی پیوند هیدروژنی بین الیاف مانند شبکه های برهم کنش برگشت پذیر, تحت نیروی خارجی در چگالی بالا شبکه تعامل برگشت پذیر می تواند به سرعت تفکیک و refactoring, انرژی زیادی جذب کند, موادی با استحکام بالا و چقرمگی بالا بسازید, بر مواد ساختاری سنتی با استحکام بالا و چقرمگی مشکل سخت غلبه می کند.



پایداری مقیاس و مقاومت در برابر ضربه حرارتی آن به شرح زیر نشان داده شده است: در محدوده دمایی -120°C تا 150°ج, ضریب انبساط حرارتی به اندازه پایین است 5 × 10-6 k-1. که این است که بگوییم, حتی اگر نوسان دما به 100 درجه سانتیگراد برسد, تغییر اندازه آن نیز در 10,000 در عرض پنج, تنها یک پنجم آلیاژ آلومینیوم هوانوردی, مهندسی پلاستیک ده ها a, نزدیک به سرامیک. علاوه بر این, خواص مکانیکی و ابعاد آن هنوز تحت آزمایش‌های مکرر چرخه شوک حرارتی شدید بین 120 تا 196- درجه‌ای پایدار است..




در عین حال, CNFP همچنین مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد, تحمل آسیب بالا و عملکرد جذب انرژی بالا, که انتظار می رود آن را بسازد می تواند به عنوان جایگزینی برای آلیاژ استفاده شود. نتایج تست ضربه با سرعت فوق العاده بالا میله فشار هاپکینسون جدا شده نشان می دهد که تحت ضربه با سرعت بالا 28 محمد · s-1 (سرعت آن معادل سرعت یک خودروی پرسرعت است), استحکام فشاری فوق العاده بالای 1600 مگا پاسکال را نشان می دهد و می تواند انرژی ضربه تا 387.5mj را جذب کند. · m-3 در داخل 0.07 اماس. این عمدتا به این دلیل است که شبکه نانوالیاف سه بعدی داخلی آن در اثر ضربه با سرعت بالا می لغزد., و تعداد زیادی پیوند هیدروژنی بین نانوالیاف تحت تجزیه و بازسازی سریع قرار می گیرند., که می تواند انرژی جنبشی ضربه را جذب و به گرما تبدیل کند.



بدین ترتیب, مواد ساختار بیونیک نانوالیاف طبیعی جدید پایدار, ادغام شامل سبک وزن Gao Qiangren, پایداری ابعادی بالا و شوک حرارتی, مقاومت در برابر ضربه, خواص عالی مانند تحمل آسیب بالا, انتظار می رود که محافظ ضربه سبک و مواد بالشتک باشد, مواد فضایی, قطعات ابزار دقیق, و سایر زمینه ها چشم انداز کاربردی گسترده ای خواهند داشت.




(منبع: ویبو رسمی روزانه نساجی)