Unika defekter i ett 3D-material. Kredit:University of Texas i Austin / North Carolina State University
Forskare från University of Texas i Austin och North Carolina State University har för första gången upptäckt en unik egenskap i komplexa nanostrukturer som hittills bara har hittats i enkla nanostrukturer. Dessutom har de avslöjat den interna mekaniken hos materialen som gör denna egenskap möjlig.
I en ny artikel publicerad denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences , fann forskarna dessa egenskaper i oxidbaserade "nanogitter", som är små, ihåliga material, som i struktur liknar saker som havssvampar.
"Detta har setts tidigare i enkla nanostrukturer, som en nanotråd, som är ungefär 1 000 gånger tunnare än ett hårstrå", säger Yong Zhu, professor vid avdelningen för mekanisk och rymdteknik vid NC State, och en av huvudförfattarna om pappret. "Men det här är första gången vi har sett det i en 3D-nanostruktur."
Fenomenet i fråga kallas anelasticitet. Det handlar om hur material reagerar på påfrestningar över tid. När materialen som studerades i detta dokument böjdes, rörde sig små defekter långsamt som svar på spänningsgradienten. När stressen släpptes återvände de små defekterna långsamt till sina ursprungliga positioner, vilket resulterade i det anelastiska beteendet.
Forskarna upptäckte också att när dessa defekter rör sig fram och tillbaka, låser de upp energiförlustegenskaper. Det betyder att de kan skingra saker som tryckvåg och vibrationer.
Materialet skulle någon gång kunna fungera som en stötdämpare, men eftersom det är så lätt och tunt skulle det vara i väldigt liten skala. Forskarna säger att det kan vara vettigt som en del av chips för elektronik eller andra integrerade elektroniska enheter.
"Du kan eventuellt lägga det här materialet under halvledarchipsen och skydda dem från stötar eller vibrationer utifrån", säger Chih-Hao Chang, docent vid Walker Department of Mechanical Engineering vid UT Austin.
Nu när dessa anelastiska egenskaper har upptäckts är nästa steg att kontrollera dem. Forskarna kommer att undersöka nanostrukturernas geometri och experimentera med olika belastningsförhållanden för att se hur man kan optimera den anelastiska prestandan för energiavledningstillämpningar.
Teammedlemmar från UT Austin inkluderade Chang och I-Te Chen, en före detta Ph.D. studerande. Teammedlemmar från NC State inkluderade Zhu, Felipe Robles Poblete och Abhijeet Bagal, båda tidigare Ph.D. studenter. + Utforska vidare
