Keičiamas nanomedžiagos tvirtumas pagal pageidavimą (0)

2011-06-14

Pristatyta medžiaga, kuri keičia savo tvirtumą tik paspaudus mygtuką. Šis pokytis vyksta per keletą sekundžių pasikeitus medžiagos elektroninei struktūrai. Tvirta ir trapi medžiaga tampa minkšta ir lanksti. Šio pasiekimo naujumas yra tai, kad tokia transformacija yra valdoma elektriniais signalais. Šį stebuklą sukūrė medžiagų fizikas profesorius Jorgas Vaismiuleris (Jörg Weißmüller), dirbantis Hamburgo technikos universitete (Technical University of Hamburg) ir Helmholtco centre (Helmholtz Center Geesthacht), kartu su kolegomis iš Kinijos Metalų tyrimo instituto (Institute for Metal Research), esančio Šenjange (Shenyang).

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Penkiasdešimt vienerių metų Vaismiuleris mano, kad jo atliktas fundamentalus tyrimas, kuris galės būti plačiai taikomas įvairiose srityse, yra proveržis medžiagų moksle. Nauja metalinė valdoma medžiaga Jorgo Vaismiulerio ir Hai-Jun Jino (Jin) buvo aprašyta „Science“ žurnale. Jų atlikti tyrimai gali būti panaudoti kuriant kitas protingas medžiagas, pavyzdžiui, medžiagas, užsitaisančias atsirdusius įtrūkimus. Išvirto kiaušinio minkštumas gali būti reguliuojamas pagal pageidavimą keičiant virimo laiką. Tačiau kai kurie sprendimai yra neatšaukiami, tai yra kietai išvirtas kiaušinis niekada netaps minkštai išvirtu. Paprasčiausiai būtų mažiau susierzinimo prie pusryčių stalo, jei mes galėtume lengvai pakeisti kiaušinio minkštumo laipsnį pagal norą. Su panašiais klausimais susiduriama gaminant medžiagas ir lydinius. Medžiagos savybes suteikiamos vieną kartą visam jos naudojimo laikui. Tai verčia inžinierius pasirinkti konkrečią medžiagą pagal pageidaujamas savybes. Didesnis medžiagos stiprumas taip pat reiškia ir didesnį jos trapumą, tai yra medžiaga yra labiau pažeidžiama išorinio poveikio. Profesorius Vaismiuleris, kuris yra Hamburgo technikos universiteto Medžiagų fizikos ir technologijos instituto vadovas, pasakė: „Tai yra taškas, kai buvo atliktas reikšmingas proveržis. Mes pirmą kartą sukūrėme medžiagą, kuri gali keisti savo savybes iš kietos ir trapios į minkštą ir lanksčią abiem kryptimis. Vis dar esame fundamentalaus tyrimo fazėje, bet mūsų atradimas gali būti ypač reikšmingas kuriant taip vadinamas protingąsias medžiagas.“

Kurdami šią naują medžiagą, mokslininkai panaudojo sąlyginai paprastą procesą – koroziją. Metalai, dažniausiai brangieji, tokie kaip auksas ar platina, įmerkiami į rūgštinį skystį. Dėl korozijos metaluose atsiranda mažytės skylutės bei latakėliai. Medžiagoje susidaro visas porų tinklas.

Tada poros yra užpildomos laidžiu skysčiu, pavyzdžiui, druskos ar rūgšties tirpalu. Tokiu būdu yra sukuriama hibridinė medžiaga iš metalo ir skysčio. Šis neįprastas junginys keičia savo savybes paveikus medžiagą elektriniu signalu, tai yra paspaudus mygtuką. Kadangi jonai ištirpsta skystyje, tai metalo paviršius gali būti elektriškai pakrautas. Kitais žodžiais tariant, mechaninės metalo savybės kinta, keičiant skysčio elektrinį potencialą. Efektas susijęs su atominių ryšių metalo paviršiuje stiprinimu ar silpninimu, kai papildomi elektronai yra pridedami ar atimami iš paviršiaus atomų. Medžiagos stiprumas gali būti padidintas, jei to reikia. Taip pat medžiaga gali pereiti į būseną, kuri ne tokia tvirta, bet lengviau reaguojanti į išorinį poveikį, tai yra sugerianti energiją ir plastiškesnė.

Konkretūs taikymai vis dar yra ateities dalykas. Tačiau mokslininkai jau galvoja į priekį. Iš principo, medžiaga gali generuoti elektrinius signalus spontaniškai ir pagal pageidavimą, pavyzdžiui, medžiaga tvirtėtų didelės įtampos zonose. Pažeistos vietos įskilimų forma galėtų būti tuojau pat panaikintos. Tokiu būdu atliktas darbas yra mokslininkų žengtas žingsnis link protingų medžiagų kūrimo.

Pasidalinkite su draugais

Šaltiniai:

PhysOrg

Aut. teisės: MokslasPlius