 Исследователи диспергировали крошечные частицы оксида алюминия в полимере для того, чтобы создать жесткий, легкий и эластичный материал. Существование такого материала позволит создавать имплантаты костей и зубов с более продолжительным сроком эксплуатации, а также более легкие и топливосберегающие детали автомобилей и самолетов. Его также можно будет использовать для производства сгибаемых и прозрачных электронных устройств.
Пытаясь создать прочные и, в то же время, легкие материалы, ученые химики и материаловеды давно пытались копировать наноструктуры, которые можно наблюдать в природе. Раковины, кости и зубная эмаль состоят из жестких керамических частиц, которые организованы внутри полимерной матрицы как кирпичики в кирпичной кладке. Эти гибридные материалы сочетают прочность керамики со способностью полимеров растягиваться. 
Копируя природу: На поперечном сечении жемчужной раковины, или перламутра, видны частицы карбоната кальция, организованные слоями, которые отграничены друг от друга биополимером (сверху). Исследователи сымитировали структуру перламутровой раковины путем диспергирования частиц оксида алюминия в биополимерном хитозане (снизу), получив при этом нанокомпозит, прочный, легкий и эластичный
Источник: J. Woltersdorf and E. Pippel, MPI for Microstructure Physics, Halle, Germany В 2007 г. исследователи Мичиганского университета разработали армированные глиной полимеры, которые были очень прочными, и, в то же время, хрупкими: необходимо затратить немало энергии, чтобы их деформировать, но когда их деформация происходит, она происходит внезапно. Исследователям из MIT удалось создать жесткие, но все же менее хрупкие глинистые полимерные композиты, которые способны выдерживать некоторое растягивание до того, как они сломаются. (См. "Ультражесткие нанотехнологические материалы)". Людвиг Гауклер, профессор материаловедения Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе, Швейцария, который возглавлял новые исследования, считает, что созданный его группой композит все же лучше. По его словам, этот материал в пять раз прочнее материала, разработанного в MIT, и все же он очень хорошо растягивается. Как сообщает Гауклер, пленка из этого композита уже имеет ту же прочность, что и алюминиевая фольга, но при растягивании она может увеличиваться в размере более, чем на 25 процентов; в то время как алюминиевая фольга рвется уже при двух процентах. Еще одним преимуществом гибридного материала является его легкость, рассказывает материаловед из Гарварда Андре Стьюдарт, который занимался этой работой. Стьюдарт говорит, что материал на 25 - 50% легче стали с той же прочностью, а также, что он станет хорошей заменой для стекловолокна, которое обычно используют при изготовлении деталей автомобилей. Поскольку прочность материала создается за счет диффузии в нем частиц, как говорит Стьюдарт, "он будет прочным в двух направлениях, а не только в одном, как это получается в случае с использованием материалов, армированных волокном". Более того, хотя в настоящее время этот материал полупрозрачный, его структуру можно изменить так, чтобы сделать его прозрачным, что даст возможность использовать его в качестве материала в стоматологии и при изготовлении прозрачных электронных цепей.
|
