метаматериал из керамики и графена

Эластичный метаматериал из керамики и графена разработан учеными

Новый легкий, огнестойкий и сверхэластичный «метаматериал», сочетающий высокую прочность с электропроводностью и теплоизоляцией, который найдет применение в строительстве и аэрокосмической промышленности, создан инженерами Университета Пердью.

Композит объединяет нанослои керамики из оксида алюминия с графеном, который. Хотя и керамика, и графен являются хрупкими, новый метаматериал имеет сотовую микроструктуру, которая обеспечивает сверхэластичность и структурную прочность. Этот метаматериал изготавливается по особенной технологии особенностями, обеспечивающей ему свойства, нужные для различных потенциальных применений, говорит один из разработчиков, Гарри Ченг.

Графен обычно деградирует при воздействии высокой температуры, но керамика придает высокую термостойкость и огнестойкость, свойства, которые могут быть полезны в качестве теплового экрана для самолетов. Легкие, высокопрочные и амортизирующие свойства могут сделать композит хорошим материалом подложки для гибких электронных устройств и «больших датчиков деформации». Поскольку новый метаматериал обладает высокой электропроводностью и является отличным теплоизолятором, его можно использовать как огнезащитное, теплоизолирующее покрытие.

«Этот материал легче, чем перо», говорит Ченг. «Плотность действительно низкая. Он имеет очень высокое соотношение прочности к весу».

Он добавил: «Выдающиеся свойства современных керамических компонентов были использованы для обеспечения многих многофункциональных применений, в том числе теплозащитных покрытий, интеллектуальных датчиков, поглощения электромагнитных волн и антикоррозионных покрытий». Однако керамические материалы имеют несколько основных недостатков, которые препятствуют их повсеместному использованию в качестве функциональных или структурных элементов.

«Мы разработали многофункциональный керамическом графеновый метаматериал с сверхэластичностью и структурной прочностью, благодаря микроструктуре. Мы достигли этого, разработав иерархическую сотовую микроструктуру с многослойными ячеистыми стенками, служащими в качестве основных эластичных блоков. Этот метаматериал  демонстрирует последовательность многофункциональных свойств, которые не присущи другим керамическим и композитным структурам», поясняют изобретатели.

Композитный материал выполнен из взаимосвязанных ячеек графена, зажатых между керамическими слоями. Графен химически связан с керамическими слоями с использованием процесса, называемого осаждением атомного слоя. По словам ученых, этот процесс может быть расширен для промышленного производства. В дальнейшем, инженеры намерены добиваться улучшения свойств материала, возможно, путем изменения его кристаллической структуры, расширения процесса производства и контроля микроструктуры для настройки свойств композита.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *