Ingenjörsforskare vid Texas Tech University har utvecklat en metod för att karakterisera materials ytegenskaper vid olika temperaturer på nanoskala.

Att veta egenskaper hos material vid olika temperaturer är viktigt inom teknik, sa Gregory McKenna, en professor i kemiteknik och John R. Bradford Endowed Chair in Engineering. Till exempel, gummi-O-ringen som misslyckades under rymdfärjans katastrof 1986 tjänar till en tragisk fallstudie av vad som kan gå fel när beslutsfattare inte tar hänsyn till detta.

Problemet, han sa, är kända egenskaper hos ett material kan radikalt förändras på nanoskala – en liten skala cirka 1/1000 av diametern på ett människohår där forskare har börjat bygga maskiner som fungerar. McKenna och doktoranden Meiyu Zhai tittade på flera polymerer och explosiva material för att se hur ytegenskaperna varierade på nanoskala och hur ytan påverkar nanoskaliga egenskaper.

Deras första resultat om "multi-curve method" dök upp i den peer-reviewed tidskriften, Journal of Polymer Science Del B:Polymer Physics och markerades i Framsteg inom teknik .

"Nanoskala är ett roligt utbud av storlekar där material har egenskaper som inte är vad vi förväntar oss, även vid ett steg upp i mikroskalan, ", sade han. "Vi utvecklar metoder för att karakterisera ytegenskaper och relatera dem till beteende i nanoskala med hjälp av en nanoindenter och andra nano-mekaniska mätmetoder."

I nanoindentation, forskare kan undersöka både de elastiska egenskaperna (hur material återvänder när de trycks) eller de viskösa egenskaperna (hur materialet flyter). Gruppen har hittat flera överraskande resultat:Till exempel, i annat arbete, teamet fann att extremt tunna polykarbonatfilmer blir vätskeliknande i nanoskala, medan de är glasiga på den makroskopiska storleksskalan. Nanoindentation kan användas för att relatera ytegenskaper till denna observation.

När maskinerna blir mindre och mindre, McKenna sa, att veta denna information kan vara ovärderlig för framtida ingenjörer.