Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Новое Изучение Nanoscale Обеспечивает Проницательности для того чтобы Конструировать Metamaterials

Published on November 1, 2012 at 7:31 AM

Рис, исследование MIT смог помочь увеличить прочность бронежилета для воинов, космических материалов

Ned Томас, декан Джордж R. Брайна Школы Инджиниринга на Рисе и научном работнике материалов, владениях диск полиуретана с пулями он остановил и загерметизировал внутрь. Томас водит исследование в характеристики таких материалов на nanoscale. (Фото Томми LaVergne)

В мире макроса, легко увидеть что случается когда пуля ударяет предмет. Но что случается на nanoscale с очень малюсенькими пулями?

Лаборатория Университета Риса, в сотрудничестве с исследователями на Массачусетсском институте и своем Институте для Нанотехнологий Воина, решила узнать путем создавать материалы цели nanoscale, боеприпасы микромасштаба и даже метод для гореть их.

В процессе, они собрали удивительно количество информации о как вызванные материалы сополимерами блока рассеивают напряжение неожиданного удара.

Цель исследователей найти романные пути сделать материалы более непроницаемый к деформации или отказу для более сильного и более светлого бронежилета, лезвий турбины реактивного двигателя для воздушных судн, и для плакирования защитить корабль и спутники от micrometeorites и старья космоса. Их работа была детализирована в он-лайн Связях Природы журнала.

Вела группу научным работником Ned Томасом, Вильгельмом и Деканом материалов Риса Стефани Больным Джордж R. Брайна Школы Риса научный работник исследования Инджиниринга, и Риса и ведущий автор Jae-Hwang Ли.

Исследователя были воодушевляны их замечаниями в макроскопических баллистических испытаниях в которых сложный полиблочный материал полиуретана сополимера показал способность не только остановить пулю 9 mm но также загерметизировать entryway за им.

«Полимер фактически арестовывал пулю и загерметизировано ему,» Томас сказал, держащ часть шайба-определенную размер хоккеем ясной пластмассы с 3 пулями твердо врезано. «Никакое макроскопическое повреждение; материал не терпел неудачу; он не трескал. Вы можете все еще увидеть до конца его. Это был бы большим баллистическим материалом лобового стекла.

«Мы хотим узнать почему этот полиуретан работает путь он делает. Теоретически, никто понятое почему этот определенный вид материала - который имеет характеристики nanoscale стекловидных и rubbery доменов - был бы настолько хорош на рассеивая энергии,» он сказал.

Одна проблема, Томас сказал, что резать полимер для того чтобы проанализировать его на nanoscale «примет дни.» Исследователя изыскивали модельный материал который прореагировал бы подобно на nanoscale и смог бы быть проанализирован очень более быстро. Они нашли одно в diblock-сополимере полистироля-polydimethylsiloxane. Материал собственн-собирает в чередовать 20 слоев нанометра стекловидных и rubbery полимеров. Под электронным кинескопом скеннирования, он смотрит как корд; после испытания, картину нарушения от удара можно ясно увидеть.

Результаты показали несколько предпологаемых механизмов деформации и непредвиденного результат которые для достаточно высоких скоростей, наслоенный материал расплавили в однородную жидкость которая показалось, что помогла арестовать ракету и, как полимер, загерметизировать свой путь входа. Сополимер также поступал по-разному в зависимости от где удар сфер. Материал показал самую лучшую способность рассеять энергию удара когда сферы были ым перпендикуляром к слоям, Томас сказал.

Испытывать их идеи принял специальное оборудование. Научно-исследовательская группа пришла вверх при миниатюризированный ый метод испытания, лазер-наведенному испытанию удара ракеты (LIPIT), которое использует ИМП ульс лазера для того чтобы сгореть стеклянные сферы около 3 микрона в диаметре. Сферы сидят на одной стороне тонкого absorbing фильма смотря на цель. Когда ИМП ульс ударяет фильм, энергия причиняет ее испарить и сферы, котор нужно лететь, ударяющ быстро проходят между .5 и 5 километрами в секунду. В Виду Того Что маштабы кинетической энергии с скоростью придали квадратную форму, фактор 10 в скорости переводит к фактору 100 в энергии удара, Томас сказал.

Ли высчитало удар в реальные термины: Сферы поражают их цель 2.000 времен более быстро чем яблоко понижаясь удары в один метр земля, но с миллион времен меньше усилия. Однако, потому что площадь падения сферы так сконцентрирована, энергия удара больше чем 760 времен большле. Т выходит метка, он сказал.

Команда испытала их материалы в 2 путях: горизонтально, с перпендикуляром удара к микро- зерну, и вертикально, прямо в наслоенные края. Они нашли горизонтальное материальное самое лучшее на останавливать ракеты, возможно потому что слои отражают часть ударной волны случая. За зоной melt перед ракетой, слои показали способность деформировать без ломать, который вел к улучшенной абсорбцие энергии.

«После Того Как удар мы сможет пойти внутри и профиль структура и увидеть как глубоко полученная пуля, и увидит что случилось к этим славным параллельным слоям,» Томас сказал. «Они говорят рассказ развития проникания ракеты и помогают нам понять какие механизмы, на nanoscale, могут осуществлять для того это для того чтобы быть таким большим, высокопроизводительный, облегченным материалом предохранения.»

Томас хотел был бы расширить LIPIT испытывая к другому легковесу, nanostructured материалы как азотистый бор, nanotube-усиленные углеродом смеси и графит и graphene-основал бы материалы. Конечная цель, он сказал, ускорить ход конструкции metamaterials с точным управлением их nano и микроструктур для разнообразие применений.

Соавторы бумаги аспиранты Дэвид Veysset, Певица Джонатана, Gagan Saini и Кейт Нельсон на MIT; Markus Retsch MIT и Университета Байройта, Германии; и Tomas Pezeril MIT и Université du Мэн, Ле-Ман, Франция.

Исследование было поддержано Офисом Исследования Армии США.

Источник: http://www.rice.edu

Last Update: 1. November 2012 08:57

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit