Прочнее алмаза: ученые подтвердили свойства новой углеродной наноструктуры

Исследователи продемонстрировали, что новая структура пластинчатой нанорешетки обладает самым высоким показателем механической прочности, который ученые когда-либо считали возможным.

Прежние попытки ученых создать сверхпрочную пористую структуру не представляли особого практического интереса, поскольку не обладали необходимыми механическими характеристиками. Однако инженеры из Калифорнийского университета в Ирвайне совместно с коллегами из других учреждений разработали новый класс нанорешеток, которые на 639% прочнее и на 522% жестче балочных структур.

Ученые предположили, что добавление в структуру пластин должно усилить конструкцию. Для проверки этой концепции они создали опытный образец с помощью технологию лазерной 3D печати. Использование чувствительной в ультрафиолету смолы позволяло отвердить материал в нужных точках, а благодаря перемещению платформы в трех измерениях удалось собрать ячейки с пластинами толщиной до 160 нм.

Избыток смолы команда удаляла через крошечные отверстия в пластинах. Для этого использовали пиролиз, нагревая готовую структуру в вакуумной камере до 900 °C на протяжении часа.

В итоге ученые получили кубовидную решетку из стеклоуглерода, обладающую самой высокой прочностью, которую они когда-либо считали возможной для такого пористого материала (соотношении прочности к плотности выше, чем у алмаза). При этом наностректура обеспечивала естественные механических эффекты вещества без дефектов, поскольку такая крошечная решетка приближает его к теоретическому кристаллу без пор и трещин.

По словам исследователей, подобные нанорешетки обладают потенциалом применения в строительной сфере и аэрокосмической отрасли, поскольку сочетают в себе высокую прочность и низкую плотность.