Подпишись

Ученые смоделировали эффективные 3D наноструктуры

Исследователи из Университета Райса, с помощью компьютерного моделирования, увидели достоинства 3Dнитрида бора. Согласно расчетам инженеров, трехмерная пористая наноструктура имеет необходимый баланс прочности, жесткости и способности для передачи...

Исследователи из Университета Райса, с помощью компьютерного моделирования, увидели достоинства 3D нитрида бора.

Согласно расчетам инженеров, трехмерная пористая наноструктура имеет необходимый баланс прочности, жесткости и способности для передачи тепла, что позволит эффективно применить его для наноэлектроники, в хранении газа и производстве композиционных материалов.

Ученые создали 3Д прототипы из одномерных нанотрубок нитрида бора и двухмерных листов этого материала. Соавтор исследования Rouzbeh Shahsavari поясняет: «Мы объединили трубы и листы вместе, чтобы сделать материал трехмерным, таким образом, предлагая более широкую функциональность. В 3-D наноструктуре очень тонкие листы нитрида бора укладываются в параллельные слои, а трубчатые ​​формы укладываются между ними, для разделения».

Ученые смоделировали эффективные 3D наноструктуры

Полученная структура имеет гораздо более эффективные свойства. Так, если одномерные нанотрубки могут быть растянуты на 20 процентов своей длины, то 3-D прототип нитрида бора может быть растянут до 45 процентов, не повреждаясь. Кроме того, когда одно-или двумерные материалы растягиваются в одном направлении, они имеют тенденцию к усадке в других перпендикулярных направлениях. В 3-D прототипе этого не происходит. Shahsavari говорит: «На стыке между трубами и листами имеется уникальная кривая, известная как ауксетичный эффект».

Также повышаются тепловые свойства нового нитрида бора. Одномерные трубки и двумерные листы могут нести тепло в одном или двух направлениях. 3-D прототип переносит тепло сравнительно быстро во всех направлениях. Shahsavari поясняет: «Эта функция идеально подходит для приложений, которые требуют материалов или покрытий с возможностью очень быстрой термодиффузии в среде. Например, автомобильные двигатели или компьютерные процессоров, где быстрая передача тепла имеет решающее значение для функционирования».

Ко всем прочим достоинствам, 3-D нитрид бора имеет очень пористую и легкую структуру. Каждый грамм этого нового материала имеет площадь поверхности, эквивалентную трем теннисным кортам. Это обеспечивает эффективное хранение и разделение газа, например, в транспортных средствах, работающих на водороде.

В отличие от графеновых наноструктур, нитрид бора представляет собой электрически изолирующий материал. Благодаря этому, он имеет потенциал для наноэлектроники, в том числе для следующего поколения 3-D полупроводников и 3-D тепловых транспортных устройств, которые могли бы быть использованы в наноразмерных калориметрах, микроэлектронных процессорах и макроскопических холодильниках.

Хотя 3-D нитрид бора еще предстоит создать в лаборатории, ученые уверены, «наши компьютерные симуляции показывают, какие свойства можно ожидать от этих структур и какие ключевые факторы контролируют их функциональность».

Источник: https://econet.ru/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Любовь начинает проявляться только тогда, когда мы любим тех, кого не можем использовать в своих целях. Эрих Фромм
    Что-то интересное