15 gange stærkere end stål:Forskere udvikler sig stærkest, verdens letteste glas nanofibre

University of Southamptons Optoelectronics Research Center (ORC) er banebrydende forskning i at udvikle de stærkeste silica nanofibre i verden.

Globalt har jagten været på at finde kompositmaterialer med høj styrke, ledende ORC -forskere til at undersøge lys, ultrahøjstyrke nanotråde, der ikke kompromitteres af fejl. Historisk set carbon nanorør var det stærkeste materiale til rådighed, men høje styrker kunne kun måles i meget korte prøver, kun få mikrometer lange, giver lidt praktisk værdi.

Nu har forskning af ORC -hovedforsker Dr. Gilberto Brambilla og ORC -direktør professor Sir David Payne resulteret i skabelsen af ​​de stærkeste, letteste silica nanofibre - 'nanotråde', der er 15 gange stærkere end stål og kan fremstilles i længder, der potentielt kan være tusindvis af kilometer.

Deres resultater skaber allerede stor interesse fra mange virksomheder rundt om i verden og kan indstilles til at ændre luftfarten, marine- og sikkerhedsindustrier. Der udføres i øjeblikket tests globalt i de potentielle fremtidige applikationer til nanotråde.

"Med syntetiske fibre er det vigtigt at have høj styrke, opnået ved fremstilling af fiber med ekstremt lave defekthastigheder, og lav vægt, "siger dr. Brambilla.

"Normalt hvis du øger styrken af ​​en fiber, skal du øge dens diameter og dermed dens vægt, men vores forskning har vist, at når du reducerer størrelsen af ​​silica nanofibre, øges deres styrke, men de er stadig meget lette. Vi er de eneste mennesker, der i øjeblikket har optimeret styrken af ​​disse fibre.

"Vores opdagelse kan ændre fremtiden for kompositter og materialer med høj styrke i hele verden og have en enorm indflydelse på det marine, luftfarts- og sikkerhedsindustrien. Vi ønsker at undersøge deres potentielle anvendelse i kompositter, og vi forestiller os, at dette materiale kan bruges i vid udstrækning til fremstilling af produkter såsom fly, speedbåde og helikoptere, "tilføjer han.

Professor Payne forklarer:"Vægt for vægt, silica nanotråde er 15 gange stærkere end højstyrkestål og 10 gange stærkere end konventionel GRP (glasforstærket plast). Vi kan reducere mængden af ​​anvendt materiale og derved reducere objektets vægt.

"Silica og ilt, påkrævet for at producere nanotråde, er de to mest almindelige elementer på jordskorpen, gør det bæredygtigt og billigt at udnytte. Desuden, vi kan producere silica nanofibre i ton, ligesom vi i øjeblikket gør for de optiske fibre, der driver internettet. "

Forskningsresultaterne opstod efter fem års undersøgelser foretaget af Dr. Brambilla og professor Payne ved hjælp af Gilbertos £ 500, 000 stipendier fra Royal Society.

Dr. Brambilla delte sine fund med andre forskere på et specielt seminar, han for nylig organiserede på Kavli Royal Society International Center, i Chicheley Hall, i Buckinghamshire.

"Det var særligt udfordrende at håndtere fibre, der var så små. De er næsten 1, 000 gange mindre end et menneskehår, og jeg håndterede dem med mine bare hænder, "siger dr. Brambilla.

”Det tog mig noget tid at vænne mig til det, men ved hjælp af de nyeste faciliteter på ORC kunne jeg opdage, at silica nanofibrer bliver stærkere, jo mindre de bliver. Faktisk når de bliver meget, meget små opfører de sig på en helt anden måde. De holder op med at være skrøbelige og går ikke i stykker som glas, men bliver i stedet formbare og går i stykker som plastik. Det betyder, at de kan belastes meget.

"Indtil nu har det meste af vores forskning været inden for videnskaben om nanotråde, men i fremtiden er vi særligt interesserede i at undersøge teknologien og anvendelsen af ​​disse fibre, "tilføjer Dr. Brambilla.