Группе ученых из Массачусетского технологического института удалось получить сверхпрочные нановолокна с уникальными свойствами.
Глава лаборатории Грегори Рутледж указывает, что в области сверхпрочных нитей крайне редко происходят по-настоящему прорывные открытия. Например, “золотым стандартом” для бронежилетов до сих пор является кевлар, полученный еще в 1960-х годах. Материал с тех пор неоднократно улучшали, но эволюционным путем. Так происходит потому, что ученым в своих опытах приходится балансировать между жесткостью, легкостью и прочностью на разрыв. Волокна из пластика, на основе стекла или стали – выберите любые два свойства, третье придется зачеркнуть. Кроме того, изобретение кевлара привлекло в сегмент деньги военных ведомств, потенциал механических методов воздействия уже во многом исчерпан, считает он.
При механическом воздействии на полимеры приходится искать баланс между нагревом и скоростью вращения “червяков”, из которых получаются нити. Чем выше нагрев и скорость, тем тоньше волокна, но растет и риск разрыва связей между молекулами. Рутледж говорит, что его команда потратила годы на поиски новых способов обработки волокон и в итоге изобрела новый процесс – гель-электроспиннинг. Отдельные нити при этом формируются не с помощью механического воздействия в два этапа, а при помощи электричества в одной камере.
Ученый утверждает, что это позволило получить полиэтиленовые нанонити потрясающей прочности и толщиной всего в сотни нанометров против “обычных” 15 микрометров.
“Нынешние высокопрочные полиэтиленовые волокна, как Spectra или Dyneema, уже в ряду самых жестких и прочных в пересчете на вес. Эти новые волокна на один-два порядка меньше в диаметре и (за счет этого) при том же весе могут абсорбировать даже больше энергии, не разрываясь”, – заявил Рутледж.
Он ожидает, что по мере отработки технологии волокна найдут применение во многих сферах: “Некоторые области приложения мы сейчас даже не представляем, потому что только сейчас получили материал такой степени жесткости”. С другой стороны, исследователь признает, что в своей лаборатории получил очень скромное количество революционного материала. И на пути к коммерческому применению надо преодолеть яд препятствий: “Мы над этим работаем, гель-электроспиннинг – важный шаг в этом направлении”.
В декабре 2017 г. команда ученых из Университета Нью-Йорка получила новый материал на основе графена, который при ударном воздействии может приобрести алмазную прочность. Эффект отвердевания случается только в том случае, когда листов графена ровно два, поэтому новый материал назвали диамен. (nanonewsnet.ru/Химия Украины и мира)