В эксперименте учёных из Университета Южной Калифорнии (США) однослойные углеродные нанотрубки продемонстрировали удельную прочность, в 117 раз превышающую показатели стали.

Опыты конца прошлого века показали, что нанотрубки разрушаются при удлинении на 5,3–5,8 процента. Эти данные, однако, не подтверждаются расчётами, которые говорят о куда большей возможной прочности.

Рис. 1. Экспериментальная установка и нанотрубки, протянутые над прорезью (иллюстрация из журнала ACS Nano).

В своей работе авторы использовали в качестве подложки заготовку, выполненную из кремния и нитрида кремния. Она устанавливалась на специальный стол, части которого могли смещаться друг относительно друга с шагом в 0,5 мкм, а над прорезью в заготовке «подвешивались» нанотрубки, получаемые методом химического осаждения из паровой фазы. Максимальная начальная длина нанотрубок составила 195 мкм.

Постепенно увеличивая ширину прорези, исследователи, естественно, повышали и напряжение растяжения, значение которого доходило до 98,9 ГПа. Относительное удлинение при этом оказалось равным (13,7 ± 0,3)%, а измеренная удельная прочность нанотрубок достигла 74 000 кН•м/кг. По этому показателю они, как уже было сказано, в 117 раз превзошли сталь и в 30 — кевлар.

В ближайшем будущем, вероятно, появятся новые экспериментальные результаты, которые ещё выше поднимут планку прочности нанотрубок.

Полная версия отчёта опубликована в журнале ACS Nano.

По материалам: