Atlantis Las Brisas atlantislasbrisas.com;pdf

Журнал выходит на iPad и Android-устройствах
сентябрь-октябрь 2014
том 9, №9-10
Амфифильные диблоксополимеры
как основа высокоэффективных
наноструктурированных мембран для
топливных элементов: мезоскопическое
моделирование
• Исследование
размерных
и фазовых
характеристик
наночастиц оксида
алюминия и
диоксида титана
• Дифференциация
наночастиц
диоксида кремния
по размерам в поле
центробежных сил
• Исследование
возможности
введения железомолибденовых
букиболов в
организм методом
электрофореза
слово редактора
Игнат Соловей
Прогноз научнотехнологического
развития России
до 2030 г.
П
одобные прогнозы готовят все развитые страны, и вот теперь такой
прогноз подготовлен и в РФ.
Цель прогноза – определение наиболее перспективных для России областей
развития науки и технологий на период
до 2030 года, обеспечивающих реализацию конкурентных преимуществ страны.
Одним из приоритетов, названных
в прогнозе, являются «Новые материалы
и нанотехнологии». Этот прогноз написан для конструкторов и инженеров,
которые проектируют и создают будущие машины, устройства и строительные
конструкции, и врачей, которые проектируют лекарства и искусственные органы
живых организмов. Наконец, прогноз
важен для ученых-исследователей, создающих материалы будущего.
В научном сообществе отношение
к таким прогнозам, как правило, скептическое, поскольку прогнозы не всегда
сбываются. Тем не менее такие прогнозы необходимо готовить, поскольку
они концентрируют внимание и активность научно-технических специалистов
на определенных задачах и, тем самым,
несомненно, способствуют ускорению
технического прогресса.
Прогноз, сделанный в этой области экспертами США в 2005 на период до 2020
года, на сегодняшний день в значительной степени реализован, что подтверждает актуальность подобных прогнозов.
В российском прогнозе по новым материалам и нанотехнологиям указаны
изделия и материалы, которые должны
появиться к 2030 году, и основные обла-
сти научных исследований, обеспечивающих создание материалов будущего:
• т опливные элементы, катализаторы
для получения инновационных энергоносителей;
• н аноструктурированные материалы
с особыми свойствами (в том числе
электропроводящими, магнитными
и оптическими);
• т ермостойкие наноструктурированные композиционные, керамические
и металлические материалы;
• материалы для химических источников
тока;
• системы доставки лекарств;
• н овые типы легких и высокопрочных
материалов;
• наноструктурированные антифрикционные и адгезивные материалы;
• наноструктурированные биосовместимые материалы;
• с енсорные материалы и реагенты
для процессов водоочистки;
• сенсоры состава различных сред;
• датчики физических величин на основе
наноматериалов;
• элементы электроники на основе мемристоров;
• и злучатели на основе наногетероструктур;
• элементы электроники на основе графена, фуллеренов, углеродных нанотрубок, квантовых точек;
• н ано- и микроробототехнические
устройства.
Возможность получения материалов,
обладающих одновременно уникальными
характеристиками – прочностью, пластичностью, проводимостью, оптической прозрачностью, газопроницаемостью и т.д.,
позволит значительно улучшить технические характеристики машин, энергетических установок и устройств разных типов.
Будут созданы биосовместимые
импланты, искусственные материалы
W W W. N A N O R F. R U | Т О М 9 | № 9 –10 2 014 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И
для органов живых организмов на основе биосовместимых наноструктурированных материалов.
Согласно прогнозу, главные прорывы
следующего десятилетия будут связаны
с молекулярными производствами макрообъектов (макроустройств и макроизделий) – фабриками синтеза макроизделий
из молекул или наночастиц.
Перспективными для реализации указано 14 продуктовых сегментов. Однако
не все из них готовы к реализации в РФ
в указанный период. Считаю, что по концентрации научных кадров и спросу
на внутреннем рынке приоритетными
являются: новые типы легких высокопрочных материалов, наноструктурированные композитные материалы, материалы
для химических сенсоров и детекторов,
катализаторы и наноструктурированные
материалы для электроники и робототехники.
По прогнозу 2030 приоритетными
областями научных исследований будут:
• установление связи между химическим
составом, строением материалов и их
физическими и химическими свойствами;
• р азработка процессов самоорганизации молекул (наночастиц) в жидких
системах и на поверхности, обеспечивающих направленный синтез материалов с заданной архитектурой упаковки молекул (наночастиц);
• разработка методов предсказательного моделирования химического состава и строения материалов с заданными
физическими и химическими свойствами;
• разработка методов контроля свойств
материалов на наномасштабе.
Главный редактор, академик РАН
М.В. АЛФИМОВ
1
анонс
В этом номере
сентябрь-октябрь 2014
ТОМ 9, №9-10
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
ПИ №ФС77-26130 выдано Федеральной службой по надзору
за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций
и охране культурного наследия 03 ноября 2006 г.
Учредители:
Министерство образования и науки Российской
Федерации, ООО «Парк-медиа»
 
Редакционный совет:
Председатель: М.В. Ковальчук
Главный редактор: М.В. Алфимов
Ж.И. Алфёров, А.Л. Асеев,
Е.Н. Каблов, М.П. Кирпичников,
С.Н. Мазуренко, К.Г. Скрябин
 
Редакционная коллегия:
Ответственный секретарь: М.Я. Мельников
М.И. Алымов, С.П. Громов, А.М. Желтиков,
А.В. Лукашин, А.Н. Озерин,
А.Н. Петров, В.О. Попов, Б.В. Потапкин,
В.Ф. Разумов, А.Б. Ярославцев,
Я.И. Штромбах, Е.Б. Яцишина
Издатель: К.В. Киселев
Руководитель проекта: Н.В. Соболева
Редактор: С.А. Озерин
Корректура: Р.С. Шаймарданова
Подготовка иллюстраций, макет и верстка:
К.К. Опарин
Распространение: Е.Л. Пустовалова
E-mail: [email protected], www.nanorf.ru, www.nanoru.ru
Дизайн журнала: С.Ф. Гаркуша
Адрес редакции: 119234, Москва, Ленинские горы, Научный парк МГУ,
владение 1, строение 75Г. Телефон/факс: (495) 930-87-07.
Для писем: 119311, Москва-311, а/я 136
Подписка: (495) 930-87-07.
E-mail: [email protected], www.nanorf.ru , www.nanoru.ru
ISSN 1992-7223
При перепечатке материалов ссылка на журнал «Российские нанотехнологии»
обязательна. Любое воспроизведение опубликованных материалов без письменного согласия редакции не допускается. Редакция не несет ответственность
за достоверность информации, опубликованной в рекламных материалах.
© РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ, 2014
Номер подписан в печать 10 октября 2014 г.
Тираж 1000 экз. Цена свободная.
Отпечатано в типографии «МЕДИА-ГРАНД»
2
При химическом модифицировании поверхности коллоидов серебра возможно формирование упорядоченного поверхностного слоя с формированием наночастиц-янусов. Это достигается за счет сорбции наночастиц на поверхности химически модифицированного
кремнезема с привитыми аминогруппами, последующей
последовательной обработки растворами модификаторов и десорбции
к о н е ч н о го п р о д у к та . В р а б оте
А.Ю. Оленина и др. показано,
что в результате применения
такого синтетического приема
возможно химическое модифицирование наночастиц двумя
Схема химического модифицирования коллоидных частиц, позволяюсоединениями с разных сторон.
щая получать частицы-янусы
стр.
19
В работе В.Г. Жигалиной и др. исследованы биметаллические структуры, представляющие собой наночастицы
Pt, распределенные на поверхности катализатора Pd на
саже Vulcan XC-72. Несколько серий биметаллических
катализаторов с разным содержанием платины были
получены методом импульсного электрохимического
осаждения, их структура исследовалась методами аналитической просвечивающей микроскопии высокого
разрешения с коррекцией аберраций. По полученным
данным представлена схема эволюции структуры биметаллического катализатора при изменении
соотношения металлов
Pt : Pd. В случае соотношения Pt : Pd = 1 : 25
электрохимичеcкие измерения активности
образцов показали
Схематическое изображение структур
исключительно высометаллов Pt-Pd на саже для трех серий
кие токи восстановлеисследованных катализаторов
ния кислорода.
стр.
34
В статье Э.А. Гениной и др. представлен сравнительный
анализ комбинированного и раздельного влияния ультразвука и диметилсульфоксида на транспорт суспензии золотых нанооболочек в интактной и поврежденной
коже на основе данных оптической когерентной томографии и гистохимического анализа. В качестве модели
повреждения рогового слоя эпидермиса при различных
патологических изменениях кожи использовался экспериментальный аллергический контактный дерматит.
Исследования проведены на лабораторных аутбредных
крысах. Показано, что оптимальным методом усиления трансдермального транспорта иммерсионной основы суспензии является
мультимодальное физико-химическое воздействие, причем эффективность оптического просветления дермы как при наличии, так
и при отсутствии рогового слоя
эпидермиса приблизительно одинакова. Для усиления транспорта
Микрофотографии гистологиченаночастиц в кожу при ее патоло- ских срезов интактной кожи крысы
после двукратного последовательгических изменениях, связанных с
повреждением защитного барье- ного нанесения суспензии золотых
наночастиц и низкочастотного
ра, достаточно использование
УЗ-воздействия в течение 2 мин
только УЗ-воздействия.
стр.
87
Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 9 | № 9 –10 2 014 | W W W. N A N O R F. R U
СОДЕРЖАНИЕ
Слово редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Дайджест . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
НАНО
обзоры
Наноматериалы конструкционного назначения
А.М. Столин, П.М. Бажин, М.И. Алымов
Получение наноструктурных композиционных
керамических материалов и изделий в условиях
сочетания процессов горения и высокотемпературного
деформирования (СВС-экструзия) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
НАНО
статьи
Наноструктуры, включая нанотрубки
А.Ю. Оленин, Т.Р. Низамов, Г.В. Лисичкин
Химическое модифицирование поверхности
наночастиц серебра. Получение частиц-янусов . . . . . . . . 19
Д.Л. Котова, С.Ю. Васильева, Т.А. Крысанова, Ф. Ресснер,
Е.В. Бородина, До Тхи Лонг
Изменение текстурных и физико-химических
характеристик нанопористого клиноптилолита
при кислотной модификации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
М.А. Джафаров
Электронные свойства пленок р-CdS. . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Наноматериалы функционального назначения
В.Г. Жигалина, О.М. Жигалина, Н.А. Майорова, О.А. Хазова,
А.Л. Чувилин, Д.Н. Хмеленин
Электронно-микроскопическое исследование
формирования биметаллических структур
Pt-Pd на саже для каталитических систем . . . . . . . . . . . . 34
В.Г. Жигалина, А.А. Лизунова, С.Н. Сульянов, В.В. Иванов, Н.А. Киселев
Исследование размерных и фазовых характеристик
наночастиц оксида алюминия и диоксида титана. . . . . . . 41
И.В. Бакланова, В.Н. Красильников, Л.А. Переляева, О.И. Гырдасова,
Л.Ю. Булдакова
Оптические свойства, эмиссионные характеристики
и фотокаталитическая активность наноразмерного
диоксида титана, допированного европием. . . . . . . . . . . . 49
П.В. Комаров, И.Н. Веселов, П.Г. Халатур
Амфифильные диблоксополимеры как основа
высокоэффективных наноструктурированных мембран
для топливных элементов:
мезоскопическое моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
W W W. N A N O R F. R U | Т О М 9 | № 9 –10 2 014 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И
Н.П. Пророкова, С.Ю. Вавилова, М.И. Бирюкова, Г.Ю. Юрков,
В.М. Бузник
Модифицирование полипропиленовых
нитей с использованием наноразмерных
металлсодержащих частиц,
иммобилизованных в полиэтиленовой матрице. . . . . . . . 61
Наноматериалы конструкционного назначения
В.Н. Попок, Н.В. Бычин
Влияние нанопорошков металлов и неметаллов
на характеристики горения смесевых энергетических
материалов на основе нитрата аммония. . . . . . . . . . . . . . 68
С.В. Калашников, Н.А. Романов, А.В. Номоев, Э.Л. Дзидзигури
Дифференциация наночастиц диоксида кремния
по размерам в поле центробежных сил. . . . . . . . . . . . . . . 75
А.А. Сивков, И.А. Рахматуллин, А.Ф. Макарова
Плазмодинамический синтез карбида бора
при взаимодействии встречных струй
бор-углеродной электроразрядной плазмы. . . . . . . . . . . . 78
Л.Г. Хвостанцев, Г.В. Боровский, В.В. Бражкин, Л.А. Лайцан,
В.Г. Боровский
Синтез перспективных мелкозернистых твердых сплавов
из промышленных смесей и нанопорошков карбида
вольфрама. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Нанобиология
Э.А. Генина, Г.С. Терентюк, А.Н. Башкатов, Н.А. Михеева,
Е.А. Колесникова, М.В. Баско, Б.Н. Хлебцов, Н.Г. Хлебцов, В.В. Тучин
Сравнительное исследование физического,
химического и мультимодального подходов
к усилению транспорта наночастиц в коже
с модельным дерматитом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
О.В. Калмантаева, В.В. Фирстова, В.Д. Потапов, Е.В. Зырина,
В.Н. Герасимов, Е.А. Ганина, В.А. Бурмистров, А.В. Борисов
Особенности воздействия наночастиц
серебра на иммунную систему мышей
в зависимости от пути введения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
А.А. Остроушко, И.Ф. Гетте, И.Г. Данилова, Е.А. Мухлынина,
М.О. Тонкушина, К.В. Гржегоржевский
Исследование возможности введения
железомолибденовых букиболов в организм
методом электрофореза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Правила для авторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Для рекламодателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
3
Плазмонные нанокластеры
могут выступать в роли
молекулярного детектора
Как показала последняя работа совместной группы ученых из Великобритании,
Германии, Сингапура и Гонконга, металлические нанокластеры, так же известные как плазмонные олигомеры, могут
использоваться в качестве эффективных
резонансных биосенсоров для обнаружения и идентификации одиночных молекул.
К такому выводу ученые пришли в ходе
изучения поведения плазмонных пентамеров и квадромеров, которые были
функционализированы при помощи монослоев алкантиола нанометровой толщины.
Оказалось, что олигомеры взаимодействуют со светом сильнее, нежели изолированные, не связанные между собой наночастицы, благодаря нескольким плазмонным
«горячим точкам» (точкам, где значительно усиливается электромагнитное поле)
в каждом нанокластере.
Металлические нанокластеры могут
быть весьма перспективными для различных технологических применений,
так как они демонстрируют интересные
оптические свойства, к примеру, резонансы Фано и оптическую хиральность.
Импакт-фактор
РИНЦ
0.891
Они могут использоваться для создания сложных наноразмерных устройств,
в частности, инструментов для хранения
данных с высокой плотностью, сверхчувствительных биохимических сенсоров
и т.п. Оптические свойства этих наноматериалов напрямую связаны с так называемыми локализованными поверхностными
плазмонными резонансами, определяющимися коллективным возбуждением
электронов проводимости на поверхности металлических наночастиц. Новую
страницу в исследовании этих структур открыла совместная группа ученых
из Imperial College London (Великобритания), The Hong Kong Polytechnic University
(Гонконг), а также их коллеги из University
of Duisburg-Essen (Германия) и National
University of Singapore (Сингапур).
Электромагнитное поле, окружающее
металлические наночастицы, которые
были возбуждены светом с частотой, близкой к частоте их плазмонного резонанса,
распространяется лишь на короткие расстояния. Таким образом, для формирования плазмонных нанокластеров или олигомеров (димеров, триммеров, тетрамеров и т.д.) металлические наночастицы
должны быть расположены не далее
Выходит
6 раз
в год
Публикация статьи
занимает
3 месяца
ЖУРНАЛ «РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ»
входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и
изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные
результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и
кандидата наук.
Как его найти:
Смотрите страницу на сайте ВАК:
http://vak.ed.gov.ru/ru/help_desk/list/
Журнал «Российские нанотехнологии»,
его англо­язычная версия и приложения к нему издаются при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.
Версия для iPad
Скачивайте приложение журнала в iTunes в Киоске, раздел Наука.
Англоязычная версия
распространяется
Журнал
индексируется в базе
Springer
Scopus
Публикация в журнале
4
бесплатная
Фото: ACS Nano
дайджест
Изображения изучавшихся нанокластеров золота
нескольких десятков нанометров друг
от друга (подобно тому, как атомы должны быть расположены близко друг к другу, чтобы образовать молекулы). Каждый
тип кластера имеет свой собственный
уникальный набор поверхностных плазмонных мод. Отмечено, что объединенные нанокластеры сильнее взаимодействуют со светом, нежели изолированные
наночастицы, благодаря формированию
нескольких «горячих точек», где электромагнитное поле значительно усиливается.
Чтобы продемонстрировать и изучить
описанные явления на практике, научная
группа начала с формирования монослоев алкантиола на нанокластеры из золота. После этого были проведены измерения, как частота плазмонного резонанса
смещается, в зависимости от количества
наночастиц в кластере, их формы и расположения. Своего рода побочным
результатом исследований стало выявление зависимости частоты плазмонного резонанса от длины монослоя алкантиола. Полученные данные показали,
что при увеличении длины молекулы с 0.8
до 2 нм сдвиг длины волны плазмонного
резонанса может достигать 40 нм. Это
значительно выше, чем для отдельных (не
связанных между собой) наночастиц.
Таким образом, благодаря усиленному взаимодействию со светом и веществом олигомеры наночастиц могут
использоваться для обнаружения одиночных молекул и биомолекул. Стоит
отметить, что величина смещения длины
волны плазмонного резонанса возрастает линейно с длиной молекулы для каждого нанокластера, что весьма удобно
для практического применения открытия. Подробные результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.
В данный момент команда занимается дальнейшей оптимизацией структур олигомеров, которые позволили бы
обнаруживать всего несколько молекул,
адсорбированных на нанокластере.
Источник: sci-lib.com
Графен обещает будущее
без коррозии
Поверхность графена – листа атомов
углерода толщиной всего в один атом –
Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И | Т О М 9 | № 9 –10 2 014 | W W W. N A N O R F. R U
дайджест
может взаимодействовать с кислородом,
в результате чего появляется оксид графена. В будущем эта форма материала может
оказать существенное влияние на химическую, фармацевтическую и электронную промышленность. Как выяснили
ученые из Великобритании, оксид графена может использоваться в качестве краски, представляя собой ультрасильное
неагрессивное покрытие для широкого
спектра приложений в промышленности.
Раствор оксида графена может
использоваться для окраски различных
поверхностей, начиная от стекла и металла и заканчивая обычными кирпичами.
После простой химической обработки
покрытие с точки зрения химической
и термической стабильности ведет себя,
как графит. Но при этом оно имеет практически ту же механическую прочность,
что и графен (наиболее прочный из материалов, известных человеку).
Ранее исследователи уже доказали,
что многослойные пленки, изготовленные из оксида графена, являются вакуумплотными при нулевой влажности.
Если же подвергать их воздействию
воды или ее паров, пленки могут выступать в качестве так называемых молекулярных сит, пропуская молекулы, размер
которых менее некого критического
значения. Уже сейчас очевидно, что эти
выводы могут иметь огромное значение
для технологий очистки воды. Но есть
у оксида графена и другие перспективы.
Описанное свойство (способность
работать в качестве молекулярного сита)
обусловлено структурой пленок оксида
графена, состоящих из множества мелких «хлопьев», уложенных в случайном
порядке друг поверх друга. Между «хлопьями» остаются капилляры наноразмера, в которые попадают молекулы воды.
Именно вода, заполняя эти нанокапилляры, обеспечивает прохождение небольших атомов и молекул через такую пленку. В своей последней работе ученые
из University of Manchester (Великобритания) показали, что упомянутые нанокапилляры можно закрыть при помощи
простой химической обработки, что сделает покрытие из пленки оксида графена
механически наиболее прочным, а также
полностью непроницаемым для жидкостей, газов и даже агрессивных химических веществ. В частности, исследователи показали, что посуда или медные пластины, покрытые такой «краской», могут
использоваться в качестве контейнеров
для сильных кислот.
Исключительные барьерные свойства графеновой «краски» уже вызвали
интерес у многих производственных
компаний, которые в настоящее время сотрудничают с лабораториями
University of Manchester в сфере разработки новых защитных и антикоррозийных покрытий. Как считают сами
ученые, графеновая «краска» имеет все
шансы стать по-настоящему революционным продуктом для промышленности,
особенно в тех сферах, где необходима
любая защита от веществ из воздуха,
погодных условий или агрессивной
химии. Таким образом, применяться
новинка может в медицине, электронике,
атомной промышленности и даже судостроении (и это лишь малая часть списка
возможных сфер применения).
Стоит отметить, что такую графеновую «краску» можно наносить практически на любые объекты, вне зависимости
от структуры их поверхности: на пластик,
металл и даже на песок. Например, пластиковые пленки, покрытые графеновой
«краской», могут представлять интерес
с точки зрения медицины (в роли упаковки, повышающей срок хранения лекарственных препаратов за счет отсутствия
контакта с воздухом и парами воды).
Кстати, упомянутая графеновая «краска»
является оптически прозрачной.
П о д р о б н ы е р е з у л ьт а т ы р а б о ты опубликованы в журнале Nature
Communications.
Источник: sci-lib.com
Наноструктуры позволяют
усовершенствовать легкую
керамику
Предыдущие работы ученых уже продемонстрировали, что наноструктурированные керамические материалы прочнее
и жестче, чем обычная объемная керамика. Однако хрупкость этих материалов до сих пор не позволяла широко их
применять. Теперь же группа исследователей из США разработала новую структуру керамического материала, обладающую сверхнизкой плотностью, наряду
с высокой прочностью и способностью
поглощать механическую энергию. Также
новый материал отличается способностью восстанавливать свою первоначальную форму после сжатия, при котором
деформация превышает 50%.
Группа ученых из California Institute of
Technology (США) создала новый материал, собрав нанотрубки из окиси алюминия
в объемную структуру, которая широко
используется при реализации крупномасштабных строительных проектов.
Речь идет о связках нанотрубок в виде
ферм, содержащих пять и более треугольных блоков. Для своей работы ученые
выбрали структуру, состоящую из восьми
треугольников, поскольку нанотрубки
в решетке с такой геометрией при деформации испытывают по большей части растяжения и сжатия, а не изгибаются (есть
W W W. N A N O R F. R U | Т О М 9 | № 9 –10 2 014 | Р О С С И Й С К И Е Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И И
несколько публикаций, описывающих
процесс сжатия слоев подобной структуры при деформации, на которые ученые
опирались при подготовке эксперимента).
Исследователи экспериментировали
с конструкциями из алюминиевых нанотрубок с толщиной стенки от 5 до 60 нм
и диаметром от 0.45 до 1.38 мкм. Ширина элементарной ячейки созданной ими
решетки при этом варьировалась от 5
до 15 мкм. Эксперименты по сжатию
конструкции проводились в инденторе для определения предела текучести
и модуля Юнга под воздействием периодической нагрузки.
В рамках своей работы ученые обнаружили, что существует некое критическое отношение толщины стенки нанотрубки к ее диаметру. Если характеристики трехмерной структуры таковы,
что отношение толщины стенки к диаметру нанотрубки ниже этого критического значения, созданная из таких трубок
решетка может деформироваться за счет
растяжения и сжатия отдельных нанотрубок (а не за счет разрушения самой конструкции). Это соотношение не является
специфичным для какого-то одного масштаба, но при условии его применения
в наномасштабе удается создать относительно лишенные недостатков материалы (близкие к идеальным), что дает
возможность получить именно упругую
деформацию, без разрыва.
Эксперименты показали, что структуры, изготовленные из нанотрубок с соотношением толщины стенки к диаметру
более 0.03, испытывают линейную упругую деформацию (по аналогии с резиной) с неожиданно возникающим напряжением, ведущим к разрушению всей
конструкции. А конструкции из нанотрубок с отношением толщины стенки
к диаметру менее 0.02, наоборот, демонстрировали упругую, а впоследствии –
пластичную деформацию (по аналогии
с металлами, к примеру, медью), без разрушения.
Естественно, подобный результат
удивил исследователей, поскольку созданная ими конструкция при определенных условиях ведет себя совсем не так,
как любой другой твердый макроматериал. Исследователи разработали модель
для описания критической точки перехода между двумя видами деформации,
расчеты по которой полностью совпали
с полученными экспериментальными
данными. В ближайшее время научная
группа планирует улучшить характеристики созданных ими конструкций благодаря этой теоретической модели.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Science.
Источник: sci-lib.com
5