فوق الاستیسیته ناشی از اکسیداسیون در نانولوله های شیشه ای فلزی

(اخبار نانوورک) اکسیداسیون می تواند خواص و عملکرد فلزات را تخریب کند. با این حال، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه سیتی هنگ کنگ (CityU) اخیراً دریافتند که نانولوله‌های شیشه‌ای فلزی به شدت اکسید شده می‌توانند به کرنش الاستیک فوق‌العاده قابل بازیافت دست یابند و از اکثر فلزات فوق الاستیک معمولی بهتر عمل کنند. آنها همچنین مکانیسم های فیزیکی زیربنای این فوق الاستیسیته را کشف کردند. کشف آنها حاکی از آن است که اکسیداسیون در شیشه های فلزی با ابعاد کم می تواند منجر به خواص منحصر به فرد برای کاربرد در حسگرها، دستگاه های پزشکی و سایر دستگاه های نانو شود. یافته ها در منتشر شد مواد طبیعت (فوق الاستیسیته ناشی از اکسیداسیون در نانولوله های شیشه ای فلزی). (سمت چپ) عکس نانولوله‌های شیشه‌ای فلزی ساخته شده بر روی سیلیکون و (راست) تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نانولوله‌های شیشه‌ای فلزی. (تصویر: گروه تحقیقاتی پروفسور یانگ یونگ / دانشگاه شهر هنگ کنگ) در سال های اخیر، خواص عملکردی و مکانیکی فلزات با ابعاد کم، از جمله نانوذرات، نانولوله ها و نانو ورق ها، به دلیل کاربردهای بالقوه آنها در دستگاه های مقیاس کوچک توجه را به خود جلب کرده است. مانند حسگرها، نانو ربات ها و فرامواد. با این حال، بیشتر فلزات از نظر الکتروشیمیایی فعال و مستعد اکسیداسیون در محیط‌های محیطی هستند که اغلب خواص و عملکرد آنها را کاهش می‌دهد. نانومواد فلزی نسبت سطح به حجم بالایی دارند که می تواند تا 108 متر در 1 باشد. پروفسور یانگ یونگ، از دپارتمان مهندسی مکانیک در CityU، که تیم تحقیقاتی را همراه با همکارانش رهبری می‌کرد، می‌گوید: بنابراین در اصل، انتظار می‌رود که آنها به‌ویژه در معرض اکسیداسیون باشند. برای استفاده از فلزات با ابعاد پایین برای ساخت دستگاه‌ها و متاماده‌های نسل بعدی، باید اثرات نامطلوب اکسیداسیون بر خواص این نانو فلزات را کاملاً درک کنیم و سپس راهی برای غلبه بر آنها پیدا کنیم.» بنابراین، پروفسور یانگ و تیمش اکسیداسیون در نانوفلزات را بررسی کردند و بر خلاف انتظارشان، دریافتند که نانولوله‌ها و نانوصفحات شیشه‌ای فلزی به شدت اکسید شده می‌توانند به کرنش الاستیک فوق‌العاده قابل بازیافت تا حدود 14 درصد در دمای اتاق دست یابند، که عملکردی بهتر از حجیم دارد. شیشه های فلزی، نانوسیم های شیشه ای فلزی و بسیاری از فلزات فوق الاستیک دیگر. آنها نانولوله های شیشه ای فلزی با ضخامت دیواره متوسط ​​تنها 20 نانومتر ساختند و نانوصفحه هایی از بسترهای مختلف مانند کلرید سدیم، پلی وینیل الکل و بسترهای مقاوم به نور معمولی با سطوح مختلف غلظت اکسیژن ساختند. سپس آنها توموگرافی سه بعدی پروب اتم (APT) و اندازه گیری طیف سنجی اتلاف انرژی الکترون را انجام دادند. در هر دو نتایج، اکسیدها در نانولوله‌ها و نانوصفحات شیشه‌ای فلزی پراکنده شدند، برخلاف فلزات معمولی فله‌ای که در آن یک لایه اکسید جامد روی سطح تشکیل می‌شود. با افزایش غلظت اکسیژن در نمونه ها به دلیل واکنش های فلز- بستر، شبکه های اکسیدی متصل و نفوذی در داخل نانولوله ها و نانوصفحات تشکیل شد. اندازه‌گیری‌های ریز فشرده‌سازی درجا همچنین نشان داد که نانولوله‌ها و نانوصفحات شیشه‌ای فلزی به شدت اکسید شده دارای کرنش قابل بازیافت 10 تا 20 درصدی هستند که چندین برابر بیشتر از اکثر فلزات فوق الاستیک معمولی، مانند آلیاژهای حافظه‌دار شکل و فلزات صمغی است. نانولوله‌ها همچنین دارای مدول الاستیک بسیار کم در حدود 20 تا 30 گیگا پاسکال بودند. برای درک مکانیسم پشت این، این تیم شبیه‌سازی‌های اتمی انجام دادند که نشان می‌دهد این ابرالاستیسیته از اکسیداسیون شدید در نانولوله‌ها سرچشمه می‌گیرد و می‌توان آن را به شکل‌گیری یک شبکه نفوذ مقاوم در برابر آسیب از نانو اکسیدها در ساختار آمورف نسبت داد. این شبکه‌های اکسیدی نه تنها رویدادهای پلاستیکی در مقیاس اتمی را در طول بارگذاری محدود می‌کنند، بلکه منجر به بازیابی سفتی الاستیک در تخلیه در نانولوله‌های شیشه‌ای فلزی می‌شوند. "تحقیق ما یک رویکرد مهندسی نانو اکسید برای شیشه های فلزی با ابعاد کم را معرفی می کند. پروفسور یانگ می‌گوید، مورفولوژی نانو اکسیدها در نانولوله‌ها و نانوصفحات شیشه‌ای فلزی را می‌توان با تنظیم غلظت اکسید، از پراکندگی‌های جدا شده تا یک شبکه متصل، دستکاری کرد. با این رویکرد، ما می‌توانیم دسته‌ای از کامپوزیت‌های فلزی-سرامیکی نانوساختار ناهمگن را با ترکیب فلزات با اکسیدها در مقیاس نانو ایجاد کنیم.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64574.php