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Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Nanoscale 새로운 연구 결과는 Metamaterials를 디자인하기 위하여 통찰력을 제공합니다

Published on November 1, 2012 at 7:31 AM

밥, MIT 연구는 군인, 항공 우주 물자를 위한 방탄복의 병력을 확대하는 것을 도울 수 있었습니다

, Ned 토마스 밥과 물자 과학자 의 파악에 기술설계의 조지 R. 브라운 School의 학장 안쪽으로 중단하고 밀봉한 탄알을 가진 폴리우레탄 디스크. 토마스는 nanoscale에 그 같은 물자의 특성으로 수사를 지도하고 있습니다. (Tommy LaVergne의 사진)

큰 세계에서는, 탄알이 객체를 명중할 때 무슨 일이 일어나는가가 보는 것은 쉽습니다. 그러나 아주 작은 탄알을 가진 nanoscale에 무엇이 일어납니까?

군인 나노 과학을 위한 메사츄세스 공과대학 그리고 그것의 학회에 연구원과 협력하여 라이스 대학 실험실은, 그(것)들 시동을 위한 nanoscale 표적 물자, 마이크로 눈금 탄약 및 방법 조차 만들어서 알아내는 것을 결정했습니다.

프로세스에서는, 그(것)들은 블럭 공중 합체에게 불린 물자가 급격한 충격의 긴장을 어떻게에 관하여 낭비하는지 놀랄만한 양의 정보를 수집했습니다.

연구원의 목표는 물자를 유성진과 공간 쓰레기에서 우주선과 인공위성을 보호하는 더 강하고 더 가벼운 방탄복, 항공기 그리고 클래딩을 위한 제트 기관 터빈날을 위한 개악 또는 실패에 통하지 않는 하는 비발한 쪽을 찾아내기 위한 것입니다. 그들의 일은 온라인 전표 성격 커뮤니케이션에서 선발되었습니다.

단은 밥 물자 과학자 Ned 토마스, 윌리엄 및 Stephanie 밥의 기술설계 및 밥 연구의 Jae-Hwang 이 조지 R. 브라운 School의 아픈 학장에 의해 과학자와 수석 저자 지도되었습니다.

연구원은 복잡한 multiblock 공중 합체 폴리우레탄 물자가 뿐만 아니라 9개 mm 탄알을 중단하는 기능을 보여준 거시적인 탄도 시험에 있는 그들의 관측에 의해 또한 그것의 뒤에 입구의 통로를 밀봉하기 위하여 고무되었습니다.

"중합체 실제로 탄알을 검거하고 그것이라고 밀봉하는,"는 토마스는 말해, 3개의 탄알을 가진 명확한 플라스틱의 하키에 의하여 장난 좋아하는 요정 치수가 재진 피스를 확고하게 내재되어 있 붙드. "거시적인 손상이 없습니다; 물자는 실패하지 않았습니다; 그것은 부수지 않았습니다. 아직도 그것을 꿰뚫어 볼 수 있습니다. 이것은 중대한 탄도 바람막이 유리 물자일 것입니다.

"우리는 왜 이 폴리우레탄이 쪽을 작동하는지 알아내고 싶습니다. 왜 투명하고 고무 같은 도메인의 nanoscale 특징이 있는 물자 -의 이 특정 종류가 낭비 에너지에 아주 좋을 지 이론적으로, 이해되는 아무도," 그는 말했습니다.

1개의 문제는, 토마스는 말하고, 중합체를 nanoscale에 "분석하기 위하여 자르는 것은 일이." 소요될 입니다 연구원은 nanoscale에 유사하게 반작용하고 매우 더 단단 분석될 수 있던 모형 물자를 찾았습니다. 그(것)들은 폴리스티렌 polydimethylsiloxane diblock 공중 합체에서 1개를 찾아냈습니다. 물자는 투명하고 고무 같은 중합체의 교체 20 나노미터 층으로 각자 소집합니다. 스캐닝 전자 현미경의 밑에, 그것은 코듀로이와 같이 보입니다; 시험 후에, 충격에서 중단 패턴은 명확하게 보일 수 있습니다.

결과는 두사물을 검거하고, 중합체 같이, 그것의 입력 경로를 밀봉하는 것을 돕는 것을 보인 균질 액체로 충분히 높은 각측정속도를 위해, 층이 된 물자 녹은 예상치 않은 결과 및 몇몇 예상한 개악 기계장치를 보여주었습니다. 공중 합체는 또한 곳에에 따라서 구체 적중 다르게 작동했습니다. 물자는 구체가 층에 발사하는 수직일 때 충격의 에너지를 낭비하는 최고 기능을 보여주었습니다, 토마스는 말했습니다.

그들의 아이디어를 시험하는 것은 특별한 장비를 취했습니다. 연구단은 유리제 구체를 직경에 있는 시동하기 위하여 레이저 펄스를 대략 3개 미크론 (LIPIT) 이용하는 레이저 유도한 두사물 충격 시험이라고 새로 녹음된 소형화한 시험 방법 이 떠올랐습니다. 구체는 표적을 직면하는 얇은 흡수하는 필름의 1개의 측에 있습니다. 펄스가 필름을 명중할 때, 에너지는 그것이 기체화하는 원인이 되고 떨어져 비행할 것이다 구체는 초당 .5의 그리고 5 킬로미터 사이에서, 명중해서 속력을 냅니다. 각측정속도를 가진 운동 에너지 가늠자가 네모로 했기 때문에, 속도에서 10의 요인은 충격 에너지에서 100의 요인으로 변환합니다, 토마스는 말했습니다.

이는 실사회 기간에 있는 충격을 산출했습니다: 구체는 2,000 시간 그들의 표적을 사과 보다는 내리는 1 미터 적중 백만 시간 더 적은 군대를 가진 지상, 그러나 더 단단 칩니다. 그러나, 구체의 착탄 지역이 이렇게 집중되기 때문에, 충격 에너지는 이상의 760 시간 더 중대합니다. 그 표를 남겨둡니다, 그는 말했습니다.

팀은 2개의 쪽에 있는 그들의 물자를 시험했습니다: 수평으로, 마이크로 곡물에 충격 수직과 더불어, 그리고 수직으로, 똑바로 층이 된 가장자리로. 그(것)들은 두사물 중단에 층이 사건 충격파의 부분을 반영하기 때문에 수평한 물자 베스트를, 아마 찾아냈습니다. 두사물의 앞에 용해 지역 저쪽에, 층은 향상한 에너지 흡수로 이끌어 낸 끊기 없이 모양없이 하는 기능을 보여주었습니다.

"일어난 무슨 일이 이 좋은 평행한 층에 충격이 우리 얼마나 깊은 곳에서 주어진 탄알 단면 구조물 들어가고 본 수 있고, 본 후에," 토마스는 말했습니다. "그(것)들은 두사물의 침투의 기동전개의 이야기를 이야기하고 저희가 무슨 기계장치가, nanoscale에 이것의 순서를 따라 그 같은 중대하고, 고성능의, 경량 보호 물자이기 위하여." 일어날 수 있는 이해할 것을 돕습니다

토마스는 시험하는 그밖 라이트급 선수까지 LIPIT를 연장하고 싶고, 붕소 질화물, 탄소에 의하여 nanotube 강화된 합성물 및 흑연 같이 물자를 nanostructured 물자를 graphene 기지를 두었습니다. 궁극적인 목표는, 그가 말하기를, 다양한 응용을 위한 그들의 nano 그리고 미세의 정확한 통제를 가진 metamaterials의 디자인을 가속하기 위한 것입니다.

서류의 공동 저자는 MIT에 대학원 학생 데비드 Veysset, 요나단 가수, Gagan Saini 및 Keith 넬슨입니다; 바이로이트, 독일의 MIT 그리고 대학의 Markus Retsch; 그리고 MIT와 Université du 메인, Le Mans, 프랑스의 Tomas Pezeril.

연구는 미군 연구 사무실에 의해 지원되었습니다.

근원: http://www.rice.edu

Last Update: 1. November 2012 08:55

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