Aktualności

Mikrostruktury 3D uformowane dzięki siłom mechanicznym

Grupa naukowców opracowała nową metodę produkcji powierzchni mikro o trójwymiarowej strukturze. Powierzchnie te, stworzone z nanorurek węglowych, wykazują wiele ciekawych właściwości, np. kontrolowaną wytrzymałość i sztywność mechaniczną oraz zdolność do odpychania wody w konkretnym kierunku.

„Udało się nam zademonstrować, że siły mechaniczne mogą wywoływać formowanie przez nanostruktury skomplikowanych trójwymiarowych mikrostruktur, oraz to, że jesteśmy w stanie kontrolować… właściwości mechaniczne tych mikrostruktur”, mówi A. John Hart, profesor Inżynierii Mechanicznej na MIT.

Technika ta polega na pochylaniu nanorurek węglowych, co jest mechanizmem podobnym do wyginania pasma bimetalu, używanego w starych termostatach przy ich rozgrzewaniu, gdzie jeden z materiałów rozszerzał się szybciej niż drugi. W udoskonalonej wersji tego procesu materiał wygina się przy jego tworzeniu w wyniku reakcji chemicznej.

Cały proces rozpoczyna się od nadrukowania dwóch wzorów na podłożu, jeden z nich to katalizator nanorurek węglowych, a drugi to materiał modyfikujący tempo wzrostu nanorurek. Poprzez przesunięcie tych dwóch wzorów, naukowcy wykazali, że rurki wyginają się podczas przyrostu w możliwe do przewidzenia wzory.

Profesor Hart wyjaśnia „Możemy sprecyzować te proste dwuwymiarowe instrukcje i sprawić, że nanorurki utworzą skomplikowane trójwymiarowe kształty. Gdy nanorurki o różnym tempie przyrostu znają się blisko siebie, popychają się lub odpychają od siebie, dzięki czemu powstają bardziej skomplikowane formy. To całkiem nowy sposób wykorzystywania mechaniki do kontroli wzrostu materiału w skali nano”.

Po całym procesie możliwe jest pokrycie całej struktury, np. ceramiką, przy użyciu metody zwanej osadzaniem warstw atomowych. Pozwala to na kontrolowanie mechanicznych własności całej struktury. Po osadzeniu grubej warstwy, otrzymujemy strukturę o niezwykłej sztywności, wytrzymałości i twardości, w stosunku do jej gęstości. Ponadto cała struktura jest bardzo elastyczna i sprężysta.

Źródło artykułu

Źródło grafiki

Podobne artykuły

Siła mechaniczna – ta prosta, wykorzystywana do usuwania niesfornych klientów z barów, podkuwania koni lub wytłaczania numerów na kartach kredytowych – jest zdolna także do formowania nanostruktur w delikatniejszy sposób niż najbardziej zaawansowane procesy...