Ingeniører opdager en ny metode til at bestemme overfladeegenskaber på nanoskalaen

Ingeniørforskere ved Texas Tech University har udviklet en metode til karakterisering af overfladeegenskaber af materialer ved forskellige temperaturer på nanoskalaen.

At kende materialers egenskaber ved forskellige temperaturer er vigtigt i teknik, sagde Gregory McKenna, en professor i kemiteknik og John R. Bradford Endowed Chair in Engineering. For eksempel, gummi-O-ringen, der svigtede under rumfærgekatastrofen i 1986, tjener til et tragisk casestudie af, hvad der kan gå galt, når beslutningstagere ikke tager dette i betragtning.

Problemet, han sagde, er kendte egenskaber af et materiale kan radikalt ændre sig på nanoskala - en lille skala omkring 1/1000 af diameteren af ​​et menneskehår, hvor forskerne er begyndt at bygge maskiner, der virker. McKenna og kandidatstuderende Meiyu Zhai kiggede på flere polymerer og eksplosive materialer for at se, hvordan overfladeegenskaber varierede på nanoskalaen, og hvordan overfladen påvirker nanoskalaegenskaberne.

Deres første resultater om "multi-kurve-metoden" dukkede op i det peer-reviewede tidsskrift, Journal of Polymer Science Del B:Polymerfysik og blev fremhævet i Fremskridt inden for teknik .

"Nanoskalaen er en sjov række af størrelser, hvor materialer har egenskaber, som ikke er, hvad vi forventer, selv på et trin op i mikroskalaen, " sagde han. "Vi udvikler metoder til at karakterisere overfladeegenskaber og relatere dem til nanoskala adfærd ved hjælp af en nanoindenter og andre nano-mekaniske målemetoder."

Ved nanoindentation, forskere kan undersøge både de elastiske egenskaber (hvordan materialer springer tilbage, når de skubbes) eller de viskøse egenskaber (hvordan materialet flyder). Gruppen har fundet flere overraskende resultater:F.eks. i andet arbejde, holdet fandt ekstremt tynde polycarbonatfilm at blive væskelignende på nanoskalaen, mens de er glasagtige på den makroskopiske størrelsesskala. Nanoindentation kan bruges til at relatere overfladeegenskaber til denne observation.

Efterhånden som maskiner bliver mindre og mindre, McKenna sagde, at kende denne information kan være uvurderlig for fremtidige ingeniører.