Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

新的 Nanoscale 研究提供答案设计 Metamaterials

Published on November 1, 2012 at 7:31 AM

米, MIT 研究能帮助最大化身体装甲力量战士的,航空航天材料

Ned 托马斯,工程的乔治 R. 布朗 School 的教务长在米和材料科学家,暂挂的它终止并且密封得里面的聚氨酯盘用项目符号。 托马斯导致对特性的这样材料进行调查在 nanoscale。 (照片托米 LaVergne)

在这个宏观世界,发现是容易的发生了什么,当项目符号击中一个对象。 但是什么发生在 nanoscale 用非常微小的项目符号?

一个 Rice 大学实验室,与麻省理工学院和其学院的研究员合作战士纳米技术,决定通过创建 nanoscale 目标材料、微小等级弹药和甚而方法发现射击的他们。

在这个进程中,他们收集了关于称嵌段共聚物的材料如何的惊人数量的信息消散突然的影响张力。

研究员的目标是查找新颖的办法使材料不渗透对变形或疏忽更加严格和更轻的身体装甲的,喷气机引擎涡轮叶片航空器的和金属的能保护航天器和卫星免受微小陨石和空间垃圾。 他们的工作 在线日记帐本质通信详述。

这个组是由米材料科学家 Ned 托马斯,威廉和斯蒂芬妮病的教务长导致的工程和米研究的米的乔治 R. 布朗 School 科学家和主要作者 Jae-Hwang 李。

研究员由他们的在复杂 multiblock 共聚物聚氨酯材料显示这个能力不仅终止一个 9 mm 项目符号的宏观弹道测试的观察启发,而且密封在它后的入口。

“这个聚合物实际上拘捕了这个项目符号,并且密封它”,托马斯说,拿着清楚的塑料曲棍球顽童尺寸部分用三个项目符号稳固地被埋置。 “没有宏观故障; 材料未发生故障; 它未崩裂。 您能通过仍然看到它。 这是巨大弹道挡风玻璃材料。

“我们要发现它的此聚氨酯为什么运作这个方式。 理论上,知道的没人有玻璃状和橡皮域 nanoscale 功能 - 的此特殊的种类材料 - 为什么在消散的能源上是很好”,他说。

一个问题,托马斯说,是剪切这个聚合物分析在 nanoscale “将需要几天”。 研究员寻找了将类似起反应在 nanoscale,并且可能快速地被分析的模型材料。 他们查找了一在多苯乙烯polydimethylsiloxane diblock 共聚物。 材料自汇编到玻璃状和橡皮聚合物交替的 20 毫微米层。 在扫描电子显微镜下,它看起来象条绒; 在这个测试以后,从影响的中断模式能明显地被看到。

结果显示了为充分地高速度,层状材料熔化到同类的液体似乎帮助拘捕子弹头,并且,象这个聚合物,密封其项路径的几个期望的变形结构和意外的结果。 这个共聚物根据其中不同地也正常运行范围命中。 材料显示了这个最佳的能力消散影响能源,当范围是被射击的垂线对层,托马斯说。

测试他们的想法采取了特殊设备。 研究小组产生了一个小型化的测试方法,取绰号激光诱导的子弹头冲击试验 (LIPIT),使用激光脉冲射击玻璃范围大约直径的 3 微米。 范围坐面对这个目标的一部稀薄的引人入胜的影片的一个端。 当脉冲击中这部影片时,这个能源造成它汽化,并且飞行的范围,击中加速在 .5 和 5 公里之间每秒。 因为与速度的动能缩放比例摆正了,系数 10 在速度转换为系数 100 在影响能源,托马斯说。

李计算了影响用真实世界的术语: 范围比苹果快速地碰撞他们的目标 2,000 次下跌的一米命中陆运,但是用百万次较少强制。 然而,因为很集中范围的冲击面积,影响能源是超过 760 次更加极大的。 该留下标记,他说。

这个小组测试了他们的材料用二种方式: 水平地,与对微谷物的影响垂线,和垂直,直接到层状边缘。 或许,因为层反射一部分的事件冲击波,他们查找了水平的物质最好在终止子弹头。 在子弹头前面的融解区域之外,层显示了这个能力扭屈,无需中断,导致被改进的能量吸收。

“在影响我们能参加和横断面这个结构和看到多么深深获得的这个项目符号,并且看见后什么发生在这些好的并行层”,托马斯说。 “他们讲子弹头的渗透的演变的故事并且帮助我们了解什么结构,在 nanoscale,可能进行为了此能是这样巨大,高性能,轻量级保护材料”。

托马斯希望致以测试的 LIPIT 对其他轻量级选手, nanostructured 象聚氮化硼、碳 nanotube 被加强的综合和石墨的材料并且 graphene 根据材料。 最终目标,他说,是加速 metamaterials 设计与他们的各种各样的应用的纳诺和微结构准确的控制的。

本文的共同执笔者是研究生大卫 Veysset,乔纳森歌唱家, Gagan Saini 和基思纳尔逊在 MIT; MIT 和拜罗伊特,德国大学的马库斯 Retsch; 并且 MIT 和 Université du 缅因,勒芒,法国的 Tomas Pezeril。

美军研究办公室支持这个研究。

来源: http://www.rice.edu

Last Update: 1. November 2012 08:52

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