Kolnanospolar (CNC) som består av spiralformade kolnanofibrer har potentiella tillämpningar inklusive mekaniska fjädrar och nano-solenoider. Det finns några rapporter som mäter fjäderkonstanten för CNC:er.

Dock, CNC-svaret på långvarig sträckning, som inkluderar initial elastisk förlängning till storskalig deformation i plastsystemet och efterföljande dragbrott följt av kontraktion efter fraktur och frigöring av den applicerade töjningen, förblir obestämd. Det är ytterst viktigt att säkra realtidsmätningar av CNC-deformation bortom den linjära elastiska regimen.

Här, Taiichiro Yonemura och kollegor vid Toyohashi University of Technology beskriver deformationsdata i realtid som uppvisade sekventiell förändring i CNC-geometrin efter att varje spole utsattes för en enaxlig belastning med en konstant hastighet.

CNC-dragtester genomfördes enligt följande:CNC:erna installerades i ett FIB-system med en volfram (W)-sond med en spetsdiameter på 500 nm och W-sonden flyttades tills den fäste vid CNC med Pt-jonstråle medan Si-jonstrålen skar av CNC botten; sedan närmar sig den CNC-vidhäftade W-sonden en fjäderbordssubstratyta, tills CNC var nästan vinkelrät mot underlaget. Dragtesterna utfördes på nio CNC:er genom att gradvis ändra avståndet mellan substratet och W-sonden.

Realtidsdata från ett CNC-dragprov utfört med ett fjäderbord i FIB-kammaren övervakades. En serie av tre bilder med skanningjonmikroskopi (SIM) ger visualisering av den geometriska utvecklingen av CNC:n under en dragbelastning. Dessa bilder togs i fritt tillstånd (t =0 s), den maximala töjningspunkten (t =910 s), och ett tillstånd efter fraktur (t =960 s).

För att bestämma den elastiska gränsen för CNC:erna, vi undersökte förhållandet mellan den applicerade töjningen och kvarvarande töjningsförhållandena för CNC:er efter belastningsfrigöringen. Resultatet indikerar att CNC:erna var i det elastiska området för förlängningar upp till cirka 15 % töjning.

Dragprov, utförs på nio olika CNC:er, visade att den genomsnittliga CNC-fjäderkonstanten var 1,8 N/m. Med hjälp av en teoretisk ekvation för design av makroskopiska fjädrar, skjuvmodulerna för de nio CNC:erna uppskattades till 6 GPa i genomsnitt. Dessa resultat kan fungera som en milstolpe för att utveckla CNC-baserade applikationer i framtiden.