Цивилизация
Ученые из Мичиганского университета создали прозрачный полимерный материал, по прочности сравнимый со сталью. В своей работе ученые имитировали молекулярную структуру типа «кирпичная кладка», обнаруженную к клетках морских моллюсков. Руководителю работ Николасу Котову удалось совершить то, что не удавалось многим исследователям в течение десятков лет – воссоздать свойство (в данном случае прочность) единичного конструкционного элемента (нанотрубки или нанослоя), в объемном материале.
Добиться успеха ученым помог сконструированный ими же прибор, который автоматически производил наращивание толщины материала слой за слоем. Рост материала начинался на подложке из стекла, которая первоначально опускалась в раствор связующего полимера, а затем во взвесь из наночастиц глинистых минералов (преимущественно алюмосиликатов). После сушки такого единичного слоя процедура повторялась. Для создания матерала с толщиной обычного упаковочного пластика ученым требовалось примерно 300 итераций.
Выбор связующего материала в данной технологии, по словам Котова, так же важен как и сама технология. Группа исследователей остановила свой выбор на поливиниловом спирте. Структура этого широко известного полимера и глинистых нано частиц такова, что в ходе постройки материала слой за слоем происходет образование сетки сильных водородных связей. Более того, на этой системе можно наблюдать так называемый «эффект застежки-липучки», когда разрушение единичной водородной связи приводит к её образованию в другом месте. По мнению Котова, этим и обусловлена невероятная прочность полученного материала. Другим фактором, влияющим на прочность, является взаимное расположение наночастиц в структуре материала, подобное кирпичной кладке.
Полученная учеными из Мичигана «пластмассовая сталь» имеет большие перспективы применения в изготовлении армейских бронежилетов и брони для военной техники. Кроме того материалу прочат большое будущее в микроэлектромеханике, авиации, биомедицине и многих других областях.
