Spyruokliuojanti keramika

„Negirdėta, kad keramika turėtų tokias savybes,“ sako Peteris Fratzlas iš Maxo Plancko koloidų ir sąsajų instituto Potsdame, Vokietijoje, nedalyvavęs darbe. „Paprastai ji būna trapi ir skyla.“

Tokiose trapiose medžiagose paprastai būna smulkių defektų – mažų plyšių ar skylių – kurios spaudžiamos ir sukelia skilimą. Siekdami išspręsti šią problemą, Julia'os Greer vadovaujami Kalifornijos technologijų instituto Pasadena'oje tyrėjai sukūrė mažus narvelius iš superplonų keraminių vamzdelių, kurių sienelės vos 5 – 60 nm storio. Toks plonumas nepalieka vietos defektams, kurie galėtų pasklisti per gardelę.

Streso bandymai parodė, kad kai kurios gardelės, sudarytos iš 10 nm storio sienelių nanovamzdelių, suspaustos daugiau, nei 50 %, atsitiesdamos atgavo daugiau, nei 95 procentus pradinio aukščio.

Stulbinantis stiprumas

„Labiausiai stebina stiprumas“, sako medžiagotyrininkas Sylvainas Deville'as iš Nacionalinio mokslinių tyrimų centro Cavaillone, Prancūzijoje. Keramika paprastai skyla, suspausta 1 procentą, pažymi jis, „tad 50 procentų suspaudimas yra išties didžiulis“.

Vamzdelio sienelės spaudžiamos garankščiuojasi ir išsikreipia, tada vamzdeliai spaudžiami linksta. Bet kokie gardelėje atsiradę įtrūkimai negali sklisti per šiuos įtemptus vamzdelių linkius, todėl sustoja. Kai tyrėjai padarė gardeles iš 60 nm sienelių storio vamzdelių, jos elgėsi kaip įprasta trapi medžiaga ir subyrėjo į dulkes.

„Elastiška keramika yra medžiagų mokslo šventasis gralis,“ sako Fratzlas. „Naudodami tokias plonas medžiagas, jie pasiekė labai neįprastą efektą.“ Bet jis įspėja, kad šią techniką gali būti sudėtinga ir brangu taikyti stambesniu masteliu.

Žurnalo nuoroda: Science, DOI: 10.1126/science.1255908

Rachel Ehrenberg
New Scientist