二次元ナノマテリアルは張力下で直感に反して膨張する

二次元ナノマテリアルは張力下で直感に反して膨張する

クラレンス・オックスフォード著

カリフォルニア州ロサンゼルス (SPX) 19 年 2024 月 XNUMX 日

張力を受けて材料を拡張すると、通常、風船を膨らませるのと同様に、幅が減少します。しかし、ウェスタン大学の博士課程学生ノア・ストチェク氏と物理学者ジョバンニ・ファンキーニ氏による画期的な開発は、珍しい反例を示している。

Interface Science Western のタンデトロン加速器施設で、Stocek と Fanchini は、オーゼティック材料の特性である、加えられた力の方向に対して垂直に独特に膨張する二次元タングステン半炭化物ナノシート (W2C) を開発しました。

従来の平らな構造とは異なり、これらのナノシートは、ディンプルのある卵パックのような表面で設計されています。伸ばされると、ディンプルが平らになるにつれて構造が外側に膨張します。この現象は、単位長さあたり 10 パーセント膨張する他の材料で 2 つだけ記録されています。 Western で開発された W40C ナノシートは、前例のない XNUMX% 膨張します。

「2018年、理論家たちは半炭化タングステンにおけるこの膨張挙動を予想していましたが、実用的な開発は世界中の研究者にとって困難でした」とStcek氏は述べた。

これらのナノシートの作成は、二次元材料に通常使用される化学プロセスでは実現できませんでした。ストチェク氏とファンキーニ氏は、代わりにプラズマ物理学を利用して層を組み立て、ネオンライトからフラットスクリーンテレビに至るまでの技術で使用される物質の第 4 状態を活用しました。

炉内での高温ガス反応を使用する従来の方法は効果がなかったため、研究者らは、帯電したプラズマ粒子を使用する新しい方法の革新を促しました。

これらの W2C ナノシートの用途は、導電率の変化を通じてリアルタイムで構造変化を監視できる新しいひずみゲージを皮切りに、広範囲にわたっています。

「この二次元ナノ材料はひずみゲージに革命をもたらし、飛行機の翼や家庭用パイプなどの構造物のモニタリングを強化できる可能性があります」とStcek氏は説明した。 「伸ばされると導電性が低下する一般的なゲージとは異なり、当社の材料は導電性が増加し、センサーや伸縮性エレクトロニクスに新たな可能性をもたらします。」

調査報告書：リモートプラズマ合成された数層タングステン半炭化物の巨大なオーゼティック挙動

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• 情報源： https://www.spacedaily.com/reports/Two_dimensional_nanomaterial_expands_counter_intuitively_under_tension_999.html