Fremstilling af bøjelig is ved at dyrke enkeltkrystalmikrofibre

Et team af forskere, der arbejder ved Zhejiang University i Kina, har udviklet en måde at dyrke vandis på, som er elastisk og bøjelig. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver, hvordan de dyrkede deres enkelt-krystal mikrofibre og foreslår mulige anvendelser for dem. Erland Schulson med Dartmouth College, har udgivet et Perspective-stykke i samme tidsskriftsudgave, der beskriver det arbejde, som teamet har udført i Kina.

Vand is, forskerne bemærker, er hård og skør; det giver ikke meget. Forsøg på at bøje, forlænge eller rette prøver fører til brud. Det her, forskerne bemærker også, skyldes meget små ufuldkommenheder såsom overfladeujævnheder, porer og bittesmå revner i krystalstrukturen. Uden sådanne ufuldkommenheder, vandis er blevet vurderet til at have en teoretisk elastisk tøjningsgrænse på 15 procent. I denne nye indsats, forskerne har forsøgt at teste disse teorier ved at dyrke bittesmå stykker is, der ikke har ufuldkommenheder.

For at skabe isen, forskerne ledte vanddamp ind i et lille elektrificeret kammer indstillet til -50 grader Celsius. Det elektriske felt tiltrak vandmolekyler til en wolframstift, der var blevet sat ind i midten af ​​kammeret. Mens vandmolekylerne klamrede sig til stiften, iskrystaller begyndte at dannes til fibre på kun få mikrometer i diameter. Forskerne nedkølede derefter isen til temperaturer fra -70 til -150 grader Celsius, måling af det elastiske område ved hver temperatur. Det kom til 10,9 procent i gennemsnit, meget mere bøjelig end almindelig is, der i gennemsnit kun er 0,3 procent. De fandt også ud af, at fibrene kunne bøjes og strækkes. På et tidspunkt, de opdagede, at de var i stand til at bøje en krystalstreng næsten ind i en cirkel. De bemærkede, at efter bøjning eller strækning, alle prøverne knækkede tilbage til deres oprindelige form.

Ved at studere isfibrene i detaljer, forskerne fandt ud af, at de faktisk var lavet af to forskellige slags is, den ene lidt tættere end den anden. De bemærkede også, at på grund af krystallernes renhed og fejlfrihed, isprøverne var ekstremt gennemsigtige, hvilket kan betyde, at de måske er i stand til at transportere lys.

© 2021 Science X Network