[ad_1]
Di sini, di dunia makro, kita semua terkadang merasa lelah. Itu sama untuk bundel nanotube karbon, tidak peduli seberapa sempurna komponen individualnya.
Sebuah studi Rice University menghitung bagaimana ketegangan dan tekanan mempengaruhi baik nanotube “sempurna” dan yang dirakit menjadi serat dan menemukan bahwa sementara serat di bawah beban siklik dapat gagal dari waktu ke waktu, tabung itu sendiri mungkin tetap sempurna. Berapa lama tabung atau seratnya mempertahankan lingkungan mekanisnya dapat menentukan kepraktisannya untuk aplikasi.
Itu membuat penelitian, yang muncul di Kemajuan Ilmu Pengetahuan, penting bagi ahli teori bahan Beras Boris Yakobson,mahasiswa pascasarjana Nitant Gupta dan asisten profesor peneliti Evgeni Penev dari nasi Sekolah Teknik George R. Brown. Mereka mengukur efek tekanan siklik pada nanotube menggunakan teknik simulasi canggih seperti a Monte Carlo kinetik metode. Mereka berharap dapat memberi para peneliti dan industri cara untuk memprediksi berapa lama serat nanotube atau rakitan lain dapat diharapkan bertahan dalam kondisi tertentu.
“Itu ketergantungan waktu kekuatan atau daya tahan nanotube individu telah dipelajari sejak lama dalam kelompok kami, dan sekarang kami merenungkan implikasinya dalam kasus pemuatan siklik dari tabung dan seratnya, atau rakitan secara umum, ”kata Penev. “Baru-baru ini, beberapa percobaan melaporkan bahwa nanotube karbon dan graphene mengalami kegagalan bencana akibat kelelahan tanpa kerusakan progresif. Ini membuat penasaran dan cukup mengejutkan untuk menyalakan kembali minat dan akhirnya mendorong kami untuk menyelesaikan pekerjaan ini.”
Tabung nano karbon sempurna, yang dianggap sebagai salah satu struktur terkuat di alam, cenderung tetap demikian kecuali ada dampak dramatis yang memanfaatkan sifat rapuhnya dan memecahkannya menjadi beberapa bagian. Para peneliti menemukan melalui simulasi skala atom bahwa di bawah kondisi sekitar dan bahkan ketika ditekuk atau ditekuk, nanotube menangani stres rutin dengan baik. Ketika titik cacat (alias Cacat Stone-Wales) muncul secara spontan, efeknya pada ini “tak kenal lelah” nanotube dapat diabaikan.
Mereka menemukan prinsip yang sama berlaku untuk tidak bercacat grafena.
Tetapi ketika jutaan nanotube digabungkan menjadi serat seperti benang atau konfigurasi lainnya, gaya van der Waals yang mengikat nanotube paralel satu sama lain tidak mencegah selip. Awal tahun ini, para peneliti telah menunjukkan bagaimana gesekan antara tabung mengarah ke antarmuka yang lebih kuat antara nanotube dan bertanggung jawab atas kekuatan luar biasa mereka. Dengan menggunakan model ini, mereka sekarang menguji bagaimana kelelahan dapat terjadi di bawah beban siklik, dan bagaimana hal itu pada akhirnya menyebabkan kegagalan.
Setiap kali serat nanotube diregangkan atau diregangkan, sebagian besar akan memulihkan bentuk aslinya setelah ketegangan dilepaskan. “Sebagian besar” adalah kuncinya; sedikit sisa slip yang tersisa, dan itu dapat meningkat pada setiap siklus. Ini keliatan: deformasi dengan pemulihan ireversibel tidak lengkap.
“Pemuatan siklik dari serat nanotube menyebabkan tabung tetangga terlepas atau saling mendekat, tergantung pada bagian siklus mana mereka berada,” jelas Gupta. “Slip ini tidak sama, menyebabkan akumulasi regangan keseluruhan pada setiap siklus. Ini disebut regangan ratcheting, karena regangan keseluruhan selalu meningkat dalam satu arah seperti ratchet bergerak dalam satu arah.
Para peneliti mencatat bahwa serat mutakhir harus mampu mengatasi risiko kegagalan dengan bertahan lebih lama dari selip yang tak terhindarkan.
“Seperti yang kita ketahui, beberapa strategi produksi serat nanotube terbaik dapat menghasilkan kekuatan tarik lebih tinggi dari 10 . gigapascal (GPa), yang sangat luar biasa penerapannya dalam kehidupan sehari-hari,” kata Gupta. “Kami juga menemukan dari pengujian kami bahwa batas daya tahannya bisa 30% -50%, yang berarti bahwa setidaknya hingga 3 GPa, serat mungkin memiliki umur praktis yang tak terbatas. Itu menjanjikan untuk digunakan sebagai bahan struktural berdensitas rendah.”
Sumber: Universitas Beras
[ad_2]
