Nano Ölçekli Karbon Kafesin Elmaslardan Daha Güçlü Olduğu Kanıtlandı

Dünyanın en sert malzemelerinden biri olan elmaslar, mühendislerin en iyi yapıların sunduklarından daha iyi performans gösterebilecek yeni ve zorlu yapılar üzerinde çalışması nedeniyle, pek çok malzeme bilimi araştırmasının ölçütü olarak kabul edilir. Kaliforniya Üniversitesi,Irvin’de (UCI) bir ekip elmaslardan çok daha fazla mukavemet-yoğunluk oranına sahip bir nano ölçekli kafes tasarladı.

UCI araştırma ekibi tarafından tasarlanan bu yeni tasarım nano kafes olarak bilinir. Bu gözenekli yapılar karbondan yapılmış direklerden ve payandalardan oluşur. Bu nano kafesler onlarca yıldır, silindir şeklinde tasarlanmış şekillere dayandırılıyor. UCI araştırmacıları UCI araştırmacıları, bu atılımlarını, yerine bir dizi plaka kullanarak bu gelenekten ayrılma ile ilişkilendiriyorlar.

Yeni Plaka-Kafes

*Irvine, Kaliforniya Üniversitesi’nde bilim adamları tarafından geliştirilen plaka tabanlı nano ölçekli kafes yapısı Cameron Crook ve Jens Bauer / UCI*

UCI’nın mekanik ve havacılık mühendisliği araştırmacısı Jens Bauer, “önceki ışın tabanlı tasarımlar, büyük ilgi görmesine olmasına rağmen, mekanik özellikler açısından çok verimli olmamıştır,” diyor. “Oluşturduğumuz bu yeni plaka-kafes türü en iyi ışın nano kafeslerden daha güçlü ve serttir. “Bu plaka tabanlı nano kafesler diğer yapılara göre üstün bir dayanıklılık sunsa da, üretimleri pek de kolay olmadı.

Yeni tasarım lazerin ultraviyole ışığa duyarlı sıvı reçine damlacığı içine odaklandığı karmaşık bir 3B baskı tekniği içeriyordu. Bu, reçineyi katı bir polimere dönüştürür; ve bu daha sonra 160 nanometre kadar ince olan mikroskobik plakalara işlenebilir.

*Nano Ölçekli Karbon Kafesin Elmaslardan Daha Güçlü Olduğu Kanıtlandı*

Ekibin deneylerine göre, elde edilen karbon nano kafesi, silindirik kiriş tabanlı mimarilerin ortalama mukavemetinde yüzde 639’a kadar ilerledi. Ve ortalama sertliği yüzde 522 artırdı.

UCI malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Lorenzo Valdevit, “Bu yapıların teorik performansı daha önce tahmin edilmiş olsa da, benzeri görülmemiş mekanik performansın mimari bir malzemesini gösterirken aynı zamanda tahmin edebildikleri kadar deneysel olarak doğrulayan ilk grup biziz” diyor.
Araştırmacıların bunun gibi nano kafeserin gerçek bir fark yaratabileceğine inandıkları alanlardan biri, mühendislerin sürekli olarak büyük güç sunabilen düşük yoğunluklu malzemeleri avlamak için olduğu havacılık alanındadır.