|
|
Контакты | Главная | Стартовая | Избранное | Поиск |
2011-07-05 22:11:54, обсуждение: 0
Недавно в Nanotube Research Center (Япония) была обнаружена еще одна уникальная особенность УНТ, которая существенно расширяет перспективы прикладного использования этого материала [1]. Речь идет о сохранении вязкоупругих свойств материала на основе УНТ на одном уровне в диапазоне температур от -196 до 1000оС. Для сравнения скажем, что традиционные вязкоупругие материалы, такие как силиконовая резина и другие полимеры, сохраняют свои вязкоупругие свойства в существенно более узком температурном интервале, примерно от -50 до 300оС. Исходный материал, содержащий УНТ, был получен стандартным методом химического осаждения паров (CVD) в присутствии водяного пара. Анализ показал, что материал содержал очень длинные (до 4.5 мм) произвольным образом ориентированные УНТ, из которых около 68% были двухслойными, 22% – однослойными и примерно 10% – трехслойными. Содержание примесей не превышало 0.1 %. С целью изготовления разветвленной сети УНТ, обладающей повышенной вязкоупругостью, образцы подвергали сжатию, что приводило к повышению их плотности от 0.009 до 0.036 г/см3. Механические испытания, выполненные методом динамического анализа (ДМА), показали, что образцы выдерживают значительные сжатия и растяжения, причем после снятия нагрузки наблюдалось медленное возвращение материала в исходное состояние. Такое поведение указывает на наличие вязкоупругих свойств образца. Интересная особенность была обнаружена при измерении вязкоупругих свойств образца до и после сжатия. Согласно измерениям, увеличение плотности материала в результате сжатия сопровождается повышением модулей упругости образца. Так, четырехкратное увеличение плотности приводит к пятикратному увеличению модуля накопления и десятикратному росту модуля потерь. Величины указанных параметров практически не изменяются в диапазоне температур между -140 и 600оС. Поскольку использование метода ДМА ограничено температурой 600оС, для измерения вязкоупругих свойств образца в области более высоких температур использовали метод изолированных вибраций. Измерения показали, что соответствующие параметры остаются практически неизменными в диапазоне температур вплоть до 1200оС. Максимальная степень растяжения образцов, при котором деформация является обратимой, составила, согласно измерениям, 5%. Этот показатель не зависит от температуры в диапазоне от -140 до 600оС. Относительная степень растяжения, приводящая к разрушению образца, составляет около 100%. Испытания образцов, подвергаемых периодически изменяющейся нагрузке, показали, что при степени растяжения на уровне 1% образец выдерживает до миллиона циклов сжатия-растяжения с частотой до 100 Гц без заметных изменений. Подобные свойства исследуемого материала объясняются его пористостью и высокой степенью неупорядоченности образующих его нанотрубок. При растяжении многие нанотрубки вытягиваются вдоль направления нагрузки, что обеспечивает высокие вязкоупругие свойства материала, не зависящие от температуры. Заметное влияние на эти свойства оказывает контакт между соседними нанотрубками. Вандерваальсовское взаимодействие между трубками в области контакта обеспечивает высокие прочностные характеристики материала. Полное число точек контакта, оцениваемое из плотности материала, оценивается величиной 2·104 в расчете на одну нанотрубку. Как показывают оценки, этого достаточно для обеспечения измеренных величин модулей упругости материала. 1. M.Xu et al., Science 330, 1364 (2010).
А.Елецкий
• БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
|