University of Southamptons Optoelectronics Research Center (ORC) är banbrytande forskning för att utveckla de starkaste nanofibrerna i kiseldioxid i världen.

Globalt har strävan att hitta kompositer med ultrahög hållfasthet, ledande ORC-forskare att undersöka ljus, ultrahöghållfasta nanotrådar som inte äventyras av defekter. Historiskt sett, kolnanorör var det starkaste materialet som fanns tillgängligt, men höga hållfastheter kunde bara mätas i mycket korta prover bara några mikrometer långa, ger lite praktiskt värde.

Nu har forskning av ORC:s huvudforskare Dr Gilberto Brambilla och ORC:s direktör professor Sir David Payne resulterat i skapandet av den starkaste, lättaste nanofibrer av kiseldioxid - "nano-trådar" som är 15 gånger starkare än stål och kan tillverkas i längder på potentiellt 1000-tals kilometer.

Deras resultat genererar redan stort intresse från många företag runt om i världen och kan komma att förändra flyget, marin- och säkerhetsindustrin. Tester genomförs för närvarande globalt av potentiella framtida tillämpningar för nanotrådarna.

"Med syntetfibrer är det viktigt att ha hög hållfasthet, uppnås genom produktion av fiber med extremt låga defektfrekvenser, och låg vikt, säger Dr Brambilla.

"Om du ökar styrkan på en fiber måste du vanligtvis öka dess diameter och därmed dess vikt, men vår forskning har visat att när du minskar storleken på silikananofibrer ökar deras styrka, men de är fortfarande väldigt lätta. Vi är de enda som för närvarande har optimerat styrkan hos dessa fibrer.

"Vår upptäckt kan förändra framtiden för kompositer och höghållfasta material över hela världen och ha en enorm inverkan på det marina, flyg- och säkerhetsindustrin. Vi vill undersöka deras potentiella användning i kompositer och vi föreställer oss att detta material skulle kunna användas i stor utsträckning vid tillverkning av produkter som flygplan, motorbåtar och helikoptrar, " han lägger till.

Professor Payne förklarar:"Vikt för vikt, kisel nanotrådar är 15 gånger starkare än höghållfast stål och 10 gånger starkare än konventionell GRP (Glass Armed Plastic). Vi kan minska mängden material som används och därigenom minska föremålets vikt.

"Kisel och syre, krävs för att producera nanotrådar, är de två vanligaste grundämnena på jordskorpan, vilket gör det hållbart och billigt att exploatera. Vidare, vi kan producera kiseldioxid nanofibrer i ton, precis som vi för närvarande gör för de optiska fibrerna som driver internet."

Forskningsresultaten kom till efter fem års undersökningar av Dr Brambilla och professor Payne med Gilbertos £500, 000 stipendium från Royal Society.

Dr Brambilla delade med sig av sina resultat med andra forskare vid ett speciellt seminarium som han nyligen anordnade på Kavli Royal Society International Centre, i Chicheley Hall, i Buckinghamshire.

"Det var särskilt utmanande att hantera fibrer som var så små. De är nästan 1, 000 gånger mindre än ett människohår och jag hanterade dem med mina bara händer, säger Dr Brambilla.

"Det tog mig lite tid att vänja mig vid det, men med hjälp av de toppmoderna faciliteterna vid ORC kunde jag upptäcka att nanofibrer av kiseldioxid blir starkare ju mindre de blir. Faktum är att när de blir väldigt, mycket små beter de sig på ett helt annat sätt. De slutar vara ömtåliga och går inte sönder som glas utan blir duktila och går sönder som plast. Det betyder att de kan ansträngas mycket.

"Hittills har det mesta av vår forskning handlat om vetenskapen om nanotrådar, men i framtiden är vi särskilt intresserade av att undersöka tekniken och tillämpningarna av dessa fibrer, ", tillägger Dr Brambilla.