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| Con un espesor de aproximadamente 160 nanómetros, una estructura de nano celosía de células cerradas basada en placas diseñada por investigadores de la UCI y otras instituciones es la primera verificación experimental de que tales arreglos alcanzan los límites teorizados de resistencia y rigidez en materiales porosos. Cameron Crook y Jens Bauer / UCI |
Los diamantes se encuentran entre los materiales más duros de la Tierra gracias a cómo se organizan los átomos de carbono. Ahora los investigadores han encontrado una forma de hacer una nanoestructura de carbono aún más fuerte.
Como se informó en Nature Communications, el equipo de la Universidad de California, Irvine, y otras instituciones diseñaron con éxito una nanoestructura reticular con unidades repetitivas organizadas en una cuadrícula. Los diseños anteriores se han centrado en vigas cilíndricas para construir nanoestructuras similares. Este utiliza placas de celdas cerradas estrechamente conectadas que superan a las redes basadas en vigas en resistencia y rigidez promedio, 6.39 veces y 5.22 veces, respectivamente.
"Los científicos han pronosticado que las nano redes dispuestas en un diseño basado en placas serían increíblemente fuertes", dijo en un comunicado el autor principal Cameron Crook, un estudiante graduado de la UCI en ciencia e ingeniería de materiales. "Pero la dificultad en la fabricación de estructuras de esta manera significaba que la teoría nunca fue probada, hasta que lo logramos".
La creación de tal estructura solo fue posible con un sofisticado proceso de impresión láser en 3D llamado escritura láser directa de litografía de dos fotones. Comenzaron con una resina líquida sensible a la luz ultravioleta y luego la golpearon con un láser. Cuando se encontraron dos fotones, el polímero se convirtió en un sólido. De esta forma, al mover el láser en tres dimensiones, pudieron crear un conjunto de placas regulares, cada una tan delgada como 160 nanómetros.
El enfoque del equipo es innovador porque diseñaron la estructura con agujeros para que el material pudiera drenar el exceso de resina. El paso final fue hornear el material a 900 ° C (1,652 ° F) para producir una red vítrea de carbono con una resistencia increíble, especialmente para un material poroso.
"Al tomar cualquier pieza de material y reducir drásticamente su tamaño a 100 nanómetros, se acerca a un cristal teórico sin poros ni grietas. La reducción de estos defectos aumenta la resistencia general del sistema", dijo Jens Bauer, investigador de la UCI en mecánica e ingeniería aeroespacial.
El equipo fue el primero en hacer que esto sucediera y probar que el material cumple con las predicciones. En el futuro, es posible que nanoestructuras como estas se puedan usar en la industria aeroespacial debido a su relación fuerza / peso.
Fuente:https://www.iflscience.com/technology/researchers-create-carbon-nanostructure-stronger-than-diamond/