Впервые успешно измерена прочность борнитридных нанотрубок

Фото с сайта National Institute for Materials Science

Исследовательская группа под руководством доктора Дмитрия Гольберга (Dmitri Golberg), главного исследователя Международного центра наноархитектоники материалов (International Center for Materials Nanoarchitectonics), Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science), Япония, впервые в мире достигла успеха в измерении прочности борнитридных нанотрубок (БННТ), используя высокопроизводительный просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

Ученые обнаружили, что БННТ обладают пределом прочности около 30 ГПа (в 15 раз больше чем у стали) и большим значением модуля Юнга – около 900 ГПа (около 1000 ГПа у алмаза).

БННТ состоят из атомов бора и азота и имеют полую структуру, схожую со структурой углеродных нанотрубок, но при этом являются химически более стабильными, чем углеродные нанотрубки с их высокой термостойкостью, стойкостью к окислению, химической устойчивостью и другими свойствами. Хотя теоретические прогнозы указывали на то, что БННТ обладают отличными механическими свойствами, аналогичными свойствам углеродных нанотрубок, прочность БННТ ранее не могла быть измерена, т.к. это было технически сложно.

В ходе этого исследования группа ученых впервые достигла успеха в измерении предела прочности БННТ, установив специально спроектированный наномасштабный измеритель растяжения в высокопроизводительный просвечивающий электронный микроскоп (300 кВ ТЕМ, разрешение: 0,17 нм). Измеренные БННТ были многослойными нанотрубками диаметром всего 10–50 нм и длиной несколько сотен нм. Используя воск для склеивания, ученым удалось измерить прочность одной БННТ, присоединив консоль определения силы к одному концу нанотрубки и металлический провод пьезо-привода к другому.

Предел прочности при растяжении и значение модуля Юнга БННТ были рассчитаны по кривым напряжения 14 нанотрубок. Несмотря на то, что предел прочности БННТ варьировался в зависимости от диаметра и длины трубок, было зафиксировано максимальное значение около 33 ГПа. Эти тесты также показали, что БННТ обладает очень большим значением модуля Юнга, ~ 900 ГПа. Это сопоставимо с модулем Юнга алмаза (~ 1000 ГПа).

Основываясь на таких выдающихся механических свойствах, на БННТ возлагают большие ожидания как на электроизоляционный наполнитель высокой прочности. Потенциальные сферы применения включают в себя производство различных материалов, таких как полимерные, керамические и металлические композиты, а так же основных элементов наномеханических систем.

Перевод NanoNewsNet.RU

Источник(и):

Nanowerk