Propiedad única descubierta en nanoestructuras complejas por primera vez
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La propiedad solo se había encontrado anteriormente en nanoestructuras simples.
La intrigante propiedad del material disipa la energía.
Investigadores de Universidad Estatal de Carolina del Norte y La Universidad de Texas en Austin descubrió una propiedad única en nanoestructuras complejas que anteriormente solo se había observado en nanoestructuras simples. También descubrieron la mecánica interna de los materiales que permiten que exista esta propiedad.
Los hallazgos se informaron en un artículo reciente publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Los científicos han encontrado estas propiedades en “nanoredes” a base de óxido, que son diminutos materiales huecos con una estructura que se asemeja a la de las esponjas marinas.
“Esto ya se ha visto en nanoestructuras simples, como un nanocable, que es unas 1000 veces más delgado que un cabello humano”, dijo Yong Zhu, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de NC State y uno de los principales autores del estudio. papel. “Pero esta es la primera vez que lo vemos en una nanoestructura 3D”.
Defectos únicos en un material 3D. Crédito: Universidad de Texas en Austin/Universidad Estatal de Carolina del Norte
La investigacion
Este fenómeno se llama anelasticidad. Tiene que ver con cómo los materiales reaccionan con el tiempo al estrés. Cuando los materiales estudiados en este artículo se doblaron, los pequeños defectos se movieron lentamente en respuesta al gradiente de tensión. Cuando se libera la tensión, los defectos microscópicos vuelven gradualmente a su ubicación original, lo que da como resultado un comportamiento anelástico.
Los investigadores también encontraron que estos defectos desbloquean las características de disipación de energía a medida que se mueven hacia adelante y hacia atrás. Esto indica que tienen la capacidad de disipar cosas como vibraciones y ondas de presión.
Por qué es importante
El material algún día podría servir como amortiguador, pero debido a que es tan liviano y delgado, sería en una escala muy pequeña. Los investigadores dicen que esto podría tener sentido en el contexto de los chips para la electrónica u otros dispositivos electrónicos integrados.
“Potencialmente podría colocar este material debajo de los chips semiconductores y protegerlos de golpes o vibraciones externas”, dijo Chih-Hao Chang, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker en UT Austin.
Y después
Ahora que se han descubierto estas características anelásticas, el siguiente paso es controlarlas. Los investigadores examinarán la geometría de las nanoestructuras y experimentarán con diferentes condiciones de carga para ver cómo optimizar el rendimiento anelástico para aplicaciones de disipación de energía.
Referencia: “Anelasticity in thin-shell nanolattices” por I-Te Chen, Felipe Robles Poblete, Abhijeet Bagal, Yong Zhu y Chih-Hao Chang, 12 de septiembre de 2022, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2201589119
El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias.
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