Физики “сплели” из нанотрубок космически прочный материал

Ученые из России разработали технологию, которая позволяет “сшивать” многослойные углеродные нанотрубки и создавать на их базе сверхпрочные материалы, способные выдерживать космические нагрузки, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

“На образование связей между нанотрубками расходуется внешняя оболочка, в то время как внутренние слои оказываются незатронутыми. Это позволяет сохранить уникальную прочность исходных нанотрубок”, — раскрывает секрет создания материала Михаил Попов из Московского физико-технического института, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечает Попов и его коллеги, данный материал может быть полезен там, где критически важна прочность и целостность даже в экстремальных условиях, к примеру, в аэрокосмической отрасли.

С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 году им прочили большое будущее в современной промышленности. Они обладают множеством полезных свойств — хорошей электро- и теплопроводностью, высокой прочностью и механической устойчивостью. Первые же эксперименты показали, что нанотрубки крайне сложно применять на практике из-за их малых размеров и сложностей в  соединении и сплетении в единые волокна.

Российские физики решили эту задачу, проследив за тем, что происходит с нанотрубками при больших давлениях. Для этого они использовали компьютерное моделирование и реальные физические эксперименты.

К большой неожиданности ученых, многослойные нанотрубки, которые раньше считались менее перспективным материалом, чем их однослойные кузины, крайне необычным образом реагируют на давления. Они выдерживают сжатие до значений, превышающих давление в Марианской впадине в сотни и тысячи раз.

Более того, оказалось, что если эти нанотрубки будут касаться друг друга и сдвигаться относительно друг друга при сжатии, то тогда они будут в буквальном смысле “спаиваться”, образуя прочные межатомные ковалентные связи в той точке, где трубки “терлись” друг об друга.

После того, как давление возвращается к нормальным значениям, трубки восстанавливают свою форму благодаря двуслойной структуре, и в результате получается более длинная и прочная наноуглеродная нить.

Последовательно склеивая нити подобным образом, можно получить сверхпрочную ткань и более плотные материалы, которые будут обладать прочностью, аналогичной этому показателю для одиночных нанотрубок, и превосходить по прочности и легкости самые лучшие сорта авиационных и космических сплавов и материалов.