Mühendisler, doğanın sunduklarını daha iyi performans gösterebilecek malzemelere dönüştürmeye çalışırken, birçok malzeme bilimi araştırması için yeni keşiflerde de buluyorlar. Kaliforniya Üniversitesi'nden (UCI) bir ekip, elmaslardan çok daha büyük bir mukavemet/yoğunluk oranına sahip bir nano ölçekli karbon kafes oluşturdu.
UCI araştırma ekibi tarafından geliştirilen yeni tasarım, nano kafes olarak bilinen bir tasarım. Tıpkı elmaslar gibi, bu gözenekli yapılar da karbondan yapılmış, mükemmel bir mukavemet/yoğunluk oranı sunan üç boyutlu bir kafes deseninde bağlardan oluşuyor.
Yeni tasarım yüksek güç ve düşük yoğunluk sağlıyor
Nano kafesler uzun yıllardır silindirik bir şekilde tasarlanmış yapılara dayanıyordu. UCI araştırmacıları, yeni tasarımla daha güçlü ve sert bir yapı elde etmeyi başardılar. Mekanik ve havacılık mühendisliği araştırmacısı olan Jens Bauer, "Önceki silindirik tasarımlar, büyük ilgi görmesine rağmen mekanik özellikler açısından o kadar verimli olmamıştı. Oluşturduğumuz bu yeni plaka-nano kafes sınıfı, çok daha güçlü ve sert." dedi.
Bu tür plaka tabanlı nano kafes yapıları diğer tasarımlara üstünlük sağlamak için teorileştirilmiş olsa da, üretmek o kadar kolay değil. Yeni tasarım, bir lazerin ultraviyole ışığa duyarlı sıvı reçine damlacıklarına odaklandığı karmaşık bir 3D baskı tekniğini içeriyor. Bu işlem, reçineyi katı bir polimere dönüştürüyor ve daha sonra polimer 160 nanometre kadar ince olan mikroskobik plakalara işlenebiliyor.
Nano karbon kafes, havacılık ve uzay alanında kullanılabilir
Plakalardaki küçük delikler, fazla reçinenin çıkarılmasını sağlıyor, daha sonra bir saat boyunca bir vakumda 900 santigrat dereceye kadar ısıtıldığında pirolize uğruyor. Ekibin deneylerine göre ortaya çıkan karbon nano kafes, silindirik ışın tabanlı mimarilere göre ortalama %639 daha iyi mukavemet ve ortalama %522 daha fazla sertlik sağlıyor. Araştırmacılar, yüksek güç, düşük yoğunluk sunabilen bu tür malzemeleri havacılık ve uzay alanında kullanabileceklerini düşünüyor.
