Spændende materialeegenskaber fundet i komplekse nanostrukturer kunne sprede energi

Forskere fra University of Texas i Austin og North Carolina State University har for første gang opdaget en unik egenskab i komplekse nanostrukturer, som hidtil kun er fundet i simple nanostrukturer. Derudover har de afsløret den indre mekanik af materialerne, der gør denne egenskab mulig.

I et nyt papir offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences , fandt forskerne disse egenskaber i oxidbaserede "nanogitter", som er små, hule materialer, der i struktur ligner ting som havsvampe.

"Dette er blevet set før i simple nanostrukturer, som en nanotråd, der er omkring 1.000 gange tyndere end et hår," sagde Yong Zhu, professor ved Institut for Mekanisk og Luftfartsteknik ved NC State, og en af ​​hovedforfatterne på papiret. "Men det er første gang, vi har set det i en 3D nanostruktur."

Det pågældende fænomen kaldes anelasticitet. Det relaterer sig til, hvordan materialer reagerer på belastninger over tid. Når materialerne undersøgt i dette papir blev bøjet, bevægede små defekter sig langsomt som reaktion på spændingsgradienten. Da stressen blev udløst, vendte de små defekter langsomt tilbage til deres oprindelige positioner, hvilket resulterede i den anelastiske adfærd.

Forskerne opdagede også, at når disse defekter bevæger sig frem og tilbage, låser de op for energispredningskarakteristika. Det betyder, at de kan sprede ting som trykbølger og vibrationer.

Materialet kunne en dag fungere som en støddæmper, men fordi det er så let og tyndt, ville det være i meget lille skala. Forskerne siger, at det kunne give mening som en del af chips til elektronik eller andre integrerede elektroniske enheder.

"Du kan potentielt placere dette materiale under halvlederchipsene og beskytte dem mod udefrakommende påvirkninger eller vibrationer," sagde Chih-Hao Chang, lektor i Walker Department of Mechanical Engineering ved UT Austin.

Nu hvor disse anelastiske egenskaber er blevet opdaget, er næste skridt at kontrollere dem. Forskerne vil undersøge nanostrukturernes geometri og eksperimentere med forskellige belastningsforhold for at se, hvordan man optimerer den anelastiske ydeevne til energiafledningsapplikationer.

Teammedlemmer fra UT Austin omfattede Chang og I-Te Chen, en tidligere ph.d. studerende. Holdmedlemmer fra NC State omfattede Zhu, Felipe Robles Poblete og Abhijeet Bagal, begge tidligere Ph.D. studerende. + Udforsk yderligere

Team rapporterer gigantisk respons fra halvledere til lys