Нановолокна, що володіють унікальними властивостями, стануть основою для нових високоміцних композитних матеріалів
Команда дослідників з університету Небраски-Лінкольн (University of Nebraska-Lincoln, UNL) розробила технологію виробництва нового типу нановолокон, які володіють набором унікальних властивостей. Ці нановолокна володіють одночасно механічною міцністю і жорсткістю, властивостями, які раніше вважалися несумісними. Міцність визначає яку максимальну навантаження може витримувати цей матеріал, а його жорсткість визначає, яка кількість енергії має бути докладено до матеріалу для його руйнування. Раніше вважалося, що при розробці нових матеріалів, особливо наноматеріалів, дослідники повинні були пожертвувати одним показником на користь іншої та навпаки, але команді з UNL вдалося спростувати цю усталену думку.
Використовуючи в процесі виробництва розчинник особливого складу в кількостях, більших, ніж використовувалося коли-небудь раніше, дослідники змогли надати нового наноматериалу високу міцність одночасно з високою жорсткістю. Команду, яка займалася даними дослідженнями очолює професор механіки і матеріалознавства Юріс Дзеніс (Yuris Dzenis), а до складу команди входять Димитрій Папков, Ян Зоу, Мохаммад Нэхид Андэлиб, Олександр Гопоненко, і Стівен З.Д. Ченг. Про галузі, в якій буде використаний новий матеріал зовсім не важко здогадатися, адже роботи проводилися завдяки фінансуванню Науково-дослідного управління ВПС США (Air Force Office of Scientific Research), Армійського управління університетських дослідницьких ініціатив (US Army Research Office Multidisciplinary University Research Intiative) і Американського наукового фонду.
Дослідники виготовили полиакрилонитриловые нановолокна використовуючи технологію, звану електро-прядінням (electrospinning). Вони доклали висока електрична напруга до синтетичного полімеру, розчиненому в акриловому розчиннику, який видавлювався крізь крихітний отвір, формуючи дуже довге, практично безперервне нановолокно. Міцність цього нановолокна забезпечувалася його малою товщиною, а жорсткість - особливої кристалічною структурою полімеру, яка виходила під впливом високої напруги в момент полімеризації матеріалу.
Такі нановолокна можуть успішно використовуватися для створення нових композиційних матеріалів, що володіють малою вагою, високою механічною міцністю і стійкістю до зовнішніх впливів. Ці нові матеріали в майбутньому зможуть замінити пластики, армовані вуглецевим волокном в автомобілебудуванні, авіабудуванні, і стати новим видом конструкційних матеріалів для будівництва різних силових конструкцій, таких, як мости та естакади. У військовій області, а саме для неї і створювався новий нановолоконный матеріал, про може бути використаний у створенні нових, більш легких про забезпечують високий рівень захисту, бронежилетів та покриттів для військової техніки, ефективно поглинають і розсіюють енергію потрапляють в них боєприпасів.