Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Team udvikler ny mekanisme til at styrke materialer

Dr. Kasra Momeni, assisterende professor i maskinteknik og direktør for Advanced Hierarchical Materials af Design Lab ved Louisiana Tech University, har opdaget en ny mekanisme til at styrke nanomaterialer og skræddersy deres egenskaber til at bygge overlegne strukturer.

Momeni, i samarbejde med forskere fra Wright State University og universitetet i Göttingen i Tyskland, har afsløret en ny vej til at udvikle nanomaterialer og skræddersy deres egenskaber. Denne ekstra dimension tilføjet til materialedesignet åbner nye døre til at bygge overlegne materialer ved at konstruere deres atomare struktur. Den foreslåede tilgang kan også bruges til at justere materialets kemi, som er af betydning for design af nye katalytiske materialer, der styrker de kemiske processer.

"Stablingsfejl i nanomaterialer ændrer spændingsfordelingen drastisk, da de lange spændingsfelter interagerer med grænserne i disse materialer, " sagde Momeni. "Den komplekse karakter af spændingerne dannet i nanotråde, som følge af overlejring af spændingsfelterne fra overfladerelaksation og rekonstruktion samt stablingsforkastningsspændingsfelterne, ændrer fejlmekanismen for nanotrådene."

Atomistiske simuleringer indikerer, at tilstedeværelsen af ​​stablingsfejl resulterer i en uhomogen spændingsfordeling inden for nanotrådene på grund af ændringen i fortegnet for spændingsfelter på de to sider af stablingsforkastninger (dvs. trykspænding på den ene side og trækspænding på den anden side) . Dette inhomogene spændingsfelt resulterer i en ikke-symmetrisk mekanisk respons af nanotrådene under træk- og trykbelastninger. De defekte nanotråde med diametre mindre end 1,8 nm og en enkelt stablingsfejl, overraskende, har en højere flydespænding sammenlignet med deres modstykker med perfekte strukturer.

"Denne overraskende adfærd skyldes interaktionen mellem stressfelterne ved stabling af fejl med stressfeltet af afslappede og rekonstruerede overflader i tynde nanotråde, " sagde Momeni. "Vi forventer lignende resultater i andre 1D nanomaterialer med stablingsfejl, hvor der dannes uhomogene spændinger. Den udviklede atomistiske model baner vejen for at studere effekten af ​​forskellige stablingsfejlfordelinger og tekniske defekter for at skræddersy materialeegenskaber."

"Dr. Momeni ankom til Louisiana Tech i august sidste år og har ramt jorden, " sagde Dr. David Hall, direktør for civilingeniør, byggeteknisk teknologi og maskinteknik hos Louisiana Tech. "Hans opdagelse af en metode til at styrke materialer gennem vekselvirkningen mellem materialeegenskaber på atomniveau er et væsentligt og grundlæggende bidrag inden for beregningsmekanik.

"Dr. Momeni er på forkant med et nyt forskningsområde, der bruger supercomputing til at forstå og designe nye materialer, og vi er glade for at have ham på vores fakultet."

Momeni har fået publiceret forskning i prestigefyldte tidsskrifter som f.eks Nano bogstaver , Nano energi , og Videnskabelige rapporter , og har fået stor opmærksomhed.


Varme artikler