Нэнси Соттос
Нэнси Соттос | |
|---|---|
| Альма-матер | Университет штата Делавэр |
| Супруг | Скотт Уайт |
| Научная карьера | |
| Поля | Материаловедение и инженерия , молекулярные и электронные наноструктуры |
| Учреждения | Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне |
| Докторантура | Рой Маккалоу [ 1 ] |
| Внешние видео | |
|---|---|
 Нэнси Соттос, «Серия вебинаров BP-ICAM 2016: Полимеры с биологически обусловленными автономными функциями» , Международный центр перспективных материалов BP |
Нэнси Соттос — американский ученый-материаловед и профессор инженерных наук . Она является заведующим кафедрой Swanlund Endowed и заведующей кафедрой материаловедения и инженерии в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне . [ 2 ] Она также является сопредседателем направления исследований молекулярных и электронных наноструктур в Институте передовых наук и технологий Бекмана . [ 3 ] Она возглавляет исследовательскую группу Sottos. [ 4 ]
Соттос изучает деформацию и разрушение материалов на мезо- , микро- и наноуровне и внес значительный вклад в разработку самовосстанавливающихся материалов , современных композитов с полимерной матрицей и тонких пленок . [ 5 ] Она является пионером в области адаптивных материалов, создав первые самовосстанавливающиеся полимеры вместе с Джеффри С. Муром , Скоттом Р. Уайтом и другими в 2000 году. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Образование
[ редактировать ]Нэнси Соттос изучала машиностроение в Университете штата Делавэр , получив степень бакалавра в 1986 году и степень доктора философии. в 1991 году. [ 3 ] Она также участвовала в женских университетских соревнованиях по легкой атлетике и была активным членом Совета управления спортом и Комиссии по положению женщин. [ 1 ]
Карьера
[ редактировать ]Соттос принял должность преподавателя в Инженерном колледже Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне в 1991 году. [ 2 ] Она была членом кафедры теоретической и прикладной механики, а затем временно исполняла обязанности ее заведующего. В 2006 году поступила на кафедру материаловедения и инженерии. [ 9 ] Она была названа профессором инженерных наук имени Дональда Б. Уиллета кафедры материаловедения и инженерии. [ 2 ] и университетский ученый. [ 10 ] В 2004 году она была назначена сопредседателем направления исследований молекулярных и электронных наноструктур в Институте передовой науки и технологий Бекмана , сменив Джеффри Мура. [ 11 ]
Соттос принимал активное участие в редакционных советах журналов «Экспериментальная механика» (1999–2006 гг.) и «Наука и технология композитов» (с 2002 г. по настоящее время). [ 3 ] Она является членом Общества инженерных наук (2007 г.). [ 12 ] и член Общества экспериментальной механики (2012). [ 13 ] Она была президентом Общества экспериментальной механики в 2014–2015 годах. [ 14 ] [ 15 ] В 2020 году она была избрана членом Национальной инженерной академии за вклад в разработку и применение самовосстанавливающихся и многофункциональных материалов. [ 16 ]
Исследовать
[ редактировать ]Самовосстанавливающиеся полимеры
[ редактировать ]помог разработать первый полимерный самовосстанавливающийся материал . Соттос вместе с коллегами, включая Джеффри Мура и Скотта Уайта, [ 7 ] : 3–4 [ 6 ] Работа была завершена в 2000 году и опубликована в журнале Nature в 2001 году. [ 8 ] Они показали, что микроинкапсулированные целебные вещества могут полимеризоваться, чтобы залечить такие участки повреждений, как трещины размером меньше человеческого волоса. [ 11 ] [ 17 ] Их подход заключался в разработке полимерной матрицы, которая включала бы в себя как реактивный жидкий заживляющий агент, так и катализатор . Несмотря на то, что они не были повреждены, они были структурно разделены. Жидкий агент содержался внутри нереакционноспособных резервуаров внутри материала, а катализатор был диспергирован по всему полимеру. Как только материал был поврежден и возникла трещина, резервуары открылись, и капиллярное действие заставило жидкий агент диспергироваться в поврежденную область, где он вступал в реакцию с катализатором и затвердевал, закрывая трещину. Они изучили как использование содержащегося в нем лечебного агента и диспергированного катализатора, так и использование диспергированного лечебного агента и содержащегося катализатора. Используя дициклопентадиен (DCPD) и катализатор Граббса в эпоксидной матрице, был получен полициклопендиен для герметизации трещин, восстанавливающий до 75% исходной вязкости разрушения. [ 7 ]
С тех пор они разработали систему самовосстановления без катализаторов. [ 7 ] использование микрокапсул хлорбензола в качестве активного растворителя. При растрескивании выделяется растворитель хлорбензол, который смывает в трещину карманы непрореагировавших эпоксидных мономеров. Там происходит полимеризация, заполняющая трещину. Испытания системы самовосстановления без катализатора восстановили до 82% прочности излома. [ 18 ]
Оба подхода являются примерами автономного самовосстановления, при котором механизм восстановления запускается при возникновении повреждения. Материалы, которые самостоятельно самовосстанавливаются, могут сохранять свою структурную целостность под нагрузкой и служить дольше. [ 18 ] [ 19 ]
Микрососудистые сети
[ редактировать ]Соттос также сосредоточился на разработке микрососудистых сетей для распределения активных жидкостей в автономных системах материалов. Такие конструкции предлагают возможности для свойств «самовосстановления, регенерации, самоощущения, самозащиты и самоохлаждения», аналогичных свойствам биологических систем. [ 20 ]
Для создания такого материала наносится трехмерный рисунок органическими чернилами, а межузельные поры рисунка заполняются эпоксидной смолой. Полимеру дают затвердеть, а затем чернила удаляются. Пространства, которые он оставляет, образуют четко очерченные трехмерные сети микроканалов, которые можно заполнить целебными веществами. Благодаря такой конструкции в создаваемый материал можно включить больший запас самовосстанавливающегося агента. Процесс изготовления такого материала очень сложен. [ 7 ] : 8 Этот подход использовался для поддержки многократного самовосстановления в армированных волокном композитных материалах. Эпоксидная смола и отвердитель могут храниться в соседних перекрывающихся сетях микроканалов. Повреждение сетчатой структуры приводит к тому, что заживляющие вещества самостоятельно смешиваются и полимеризуются, эффективно склеивая поврежденный участок. Сообщалось, что заживление происходит почти со 100-процентной эффективностью в течение нескольких циклов переломов. Этот подход имеет потенциальное применение при проектировании и использовании стекловолокна и других композитных материалов для конструкций, включая самолеты и ветряные турбины. [ 21 ] [ 22 ] Сообщается, что микрососудистые сети могут способствовать заживлению более крупных повреждений, размером до 11,2 мм. [ 23 ]
Материалы для самостоятельной отчетности
[ редактировать ]Команда под руководством Соттоса и Венле Ли [ 24 ] разработала полимерные конструкционные материалы, способные указывать наличие повреждений по изменению цвета. Такие материалы самоотчета могут действовать как система предупреждения об изменении цвета. [ 25 ] Исследователи создали полимер, содержащий микрокапсулы эпоксидной смолы и PH-чувствительный краситель. Повреждение полимера приводит к разрыву капсул и смешиванию эпоксидной смолы и красителя. В результате реакции цвет материала меняется с желтого на красный. Чем глубже повреждение, тем интенсивнее изменение цвета. Этот автономный визуальный индикатор может позволить инженерам обнаружить механические повреждения и вмешаться до того, как конструкция окажется под угрозой. [ 26 ] [ 27 ]
Умные материалы
[ редактировать ]Sottos занимается разработкой самочувствительных, механо- и термохимически активных полимерных материалов. Эти «умные» неорганические полимеры относятся к классу «умных» материалов и обладают функциями, реагирующими на раздражители. Конкретный входной стимул, такой как изменение силы или температуры, может вызвать желаемое изменение одного или нескольких свойств полимера. [ 28 ] [ 29 ]
Чувствительность к механической силе
[ редактировать ]Механическая сила может стать источником энергии, используемой для желаемой химической реакции. [ 30 ] Для создания таких материалов в химическую структуру полимера встраивают механически чувствительные химические группы, называемые механофорами. [ 28 ] В одной серии экспериментов исследователи использовали молекулы спиропирана для обнаружения механического стресса. Механофор спиропирана (SP) был ковалентно связан с эластичным полимером в форме стержня, называемым полиметилакрилатом (ПМА), и небольшим полимером в форме стеклоподобных шариков, называемым полиметилметакрилатом (ПММА). [ 30 ] SP трансформировался во флуоресцентную форму мероцианина (MC) в ответ на стресс. Ориентацию подвидов MC относительно силы растяжения можно охарактеризовать на основе анизотропии поляризации флуоресценции. Спиропираны обычно бесцветны, но при стрессе приобретают яркие оттенки красного или фиолетового. [ 28 ] Они также флуоресцируют. [ 30 ] [ 31 ] Исследователи также продемонстрировали, что механическая сила может вызвать химическую реакцию в полимере, изменяя ковалентную связь. [ 30 ] Следующим шагом в этом исследовании является изучение возможности использования механохимических реакций для активации химических путей в материалах для положительного реагирования на ударные волны путем изменения или улучшения свойств материала. [ 32 ]
Термическая чувствительность
[ редактировать ]Другая область исследований сосредоточена на предотвращении температурного разгона в батареях . Исследователи покрыли анодный или сепараторный слой батареи микросферами, чувствительными к теплу. Повышение температуры приводит к плавлению микросфер, блокированию передачи ионов лития и выходу батареи из строя. Микросферы из полиэтилена и парафина были протестированы с литий-ионными батареями CR2032 и продемонстрировали как успешную работу батареи при нормальных температурах, так и отключение батареи при температурах ниже тех, при которых сепаратор батареи может быть поврежден. [ 29 ]
Тонкие пленки
[ редактировать ]Соттос также участвовал в исследованиях тонких пленок и методов измерения динамической межфазной энергии адгезии в многослойных тонких пленках. [ 33 ] [ 34 ]
Награды
[ редактировать ]Соттос получила множество наград за преподавание и исследования. К ним относятся: [ 2 ]
- Президентская награда Университета Делавэра за выдающиеся достижения (2002 г.) [ 1 ]
- Общества Премия Хетеньи экспериментальной механики (2004 г.) за Дж. Ванга, Р.Л. Уивера, Н.Р. Соттоса «Параметрическое исследование лазерно-индуцированного раскола тонких пленок» Экспериментальная механика 42, вып. 1 (2002): 74–83. [ 35 ]
- Премия Хетеньи Experimental от Общества экспериментальной механики (2016 г.) за EMC Jones, MN Silberstein, SR White, NR Sottos «Измерения на месте деформаций в композитных аккумуляторных электродах во время электрохимического цикла» Mechanics 54, no. 6 (2014): 971–985. [ 35 ]
- Премия SciAm 50 журнала Scientific American (2008 г.) [ 36 ] [ 37 ]
- ММ Фрохт [ 38 ] и награды Б. Дж. Лазана от Общества экспериментальной механики (2011 г.). [ 39 ]
- Тау Бета Пи Премия Дэниела К. Друкера выдающемуся факультету (2014) [ 40 ]
- Премия CE Taylor от Общества экспериментальной механики (2020 г.) [ 41 ]
- Национальная инженерная академия (2020) [ 42 ]
- Премия В.М. Мюррея и лекция Общества экспериментальной механики (2021 г.) [ 43 ]
- Американская академия искусств и наук (2022 г.) [ 44 ]
- Национальная академия наук (2022 г.) [ 45 ]
Культура
[ редактировать ]Самовосстанавливающиеся материалы, созданные Соттосом и другими сотрудниками Института Бекмана, были включены в выставку «Научные бури» в Музее науки и промышленности в Чикаго в 2010 году. [ 46 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «12 выпускников UD удостоены Президентских грамот» . HOM e WORD Новости Ассоциации выпускников . 11 (3). 2002 . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Нэнси Соттос» . Международный центр перспективных материалов . Проверено 13 ноября 2016 г. .
- ^ Jump up to: а б с «Нэнси Р. Соттос» . MATSE: Материаловедение и инженерия в Иллинойсе . Проверено 13 ноября 2016 г. .
- ^ «Исследовательская группа Соттос» . Институт передовых наук и технологий Бекмана в Иллинойсе . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 г. Проверено 13 ноября 2016 г. .
- ^ «Тенденции в исследованиях и разработках передовых материалов» (PDF) . Агентство NL Министерства экономики . 12 декабря 2012 г. с. 25.
- ^ Jump up to: а б Вудфорд, Крис (11 января 2012 г.). «Самовосстанавливающиеся материалы» . Объясните эту штуку . 15 марта 2016 года . Проверено 13 ноября 2016 г. .
- ^ Jump up to: а б с д и Гош, Свапан Кумар (2008). Самовосстанавливающиеся материалы: основы, стратегии проектирования и применение (1-е изд.). Вайнхайм: Уайли – VCH. стр. 3–4. ISBN 978-3-527-31829-2 .
- ^ Jump up to: а б Уайт, СР; Соттос, Северная Каролина; Гебель, штат Пенсильвания; Мур, Дж. С.; Кесслер, MR; Шрирам, СР; Браун, EN; Вишванатан, С. (15 февраля 2001 г.). «Автономное заживление полимерных композитов». Природа . 409 (6822): 794–797. Бибкод : 2001Natur.409..794S . дои : 10.1038/35057232 . ПМИД 11236987 . S2CID 11334883 .
Статья была представлена в 2000 году; статья была опубликована в 2001 году.
- ^ «От руководителя / Нэнси Соттос присоединяется к отделу MatSE» . MASE в Иллинойсе: Новости выпускников MatSE/ . Зима: 3, 14. 2006.
- ^ «Шесть ученых университета названы в Урбане» . Внутри Иллинойса . 22 (14). 20 февраля 2003 года . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Макгои, Стив (17 октября 2007 г.). «Командный подход приносит Муру большие выгоды» . Институт Бекмана . Университет Иллинойса . Проверено 10 июня 2016 г.
- ^ «Нэнси Соттос будет названа членом SES» (PDF) . Синергия . Осень (3): 9. 2006 . Проверено 15 ноября 2016 г.
- ^ «Сотрудник СЭМ» . Общество экспериментальной механики . Архивировано из оригинала 29 декабря 2016 года . Проверено 15 ноября 2016 г.
- ^ «Послание Президента» (PDF) . Экспериментально говоря . 5 (2): 1–2. 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 29 декабря 2016 г.
- ^ «Правление 2016–2017» . Общество экспериментальной механики . Архивировано из оригинала 29 декабря 2016 года . Проверено 14 ноября 2016 г.
- ^ «Доктор Нэнси Р. Соттос» . Сайт НАЭ . Проверено 2 июня 2020 г.
- ^ Тухи, Кэтлин С.; Соттос, Нэнси Р.; Льюис, Дженнифер А.; Мур, Джеффри С.; Уайт, Скотт Р. (10 июня 2007 г.). «Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями». Природные материалы . 6 (8): 581–585. дои : 10.1038/nmat1934 . ПМИД 17558429 .
- ^ Jump up to: а б «Безкатализаторная химия делает самовосстанавливающиеся материалы более практичными» . Наука Дейли . 3 декабря 2007 г.
- ^ Юань, ЮК; Инь, Т.; Ронг, МЗ; Чжан, MQ (2008). «Самовосстановление полимеров и полимерных композитов. Концепции, реализация и перспективы: обзор» . Экспресс-полимерные письма . 2 (4): 238–250. doi : 10.3144/expresspolymlett.2008.29 .
- ^ «Лекция по материаловедению» . Калтех . 30 сентября 2015 года. Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года . Проверено 14 ноября 2016 г.
- ^ «Повторное самовосстановление теперь возможно в композитных материалах» . Институт Бекмана . 15 апреля 2014 года . Проверено 15 ноября 2016 г.
- ^ Патрик, Джейсон Ф.; Харт, Кевин Р.; Крулл, Бретт П.; Дизендрук, Чарльз Э.; Мур, Джеффри С.; Уайт, Скотт Р.; Соттос, Нэнси Р. (июль 2014 г.). «Непрерывный жизненный цикл самовосстановления васкуляризованных структурных композитов». Продвинутые материалы . 26 (25): 4302–4308. Бибкод : 2014AdM....26.4302P . дои : 10.1002/adma.201400248 . ПМИД 24729175 . S2CID 45592504 .
- ^ Крулл, Бретт П.; Гергели, Райан CR; Санта-Крус, Винди А.; Федонина Елизавета Ивановна; Патрик, Джейсон Ф.; Уайт, Скотт Р.; Соттос, Нэнси Р. (июль 2016 г.). «Стратегии объемного восстановления крупномасштабных повреждений полимеров» . Передовые функциональные материалы . 26 (25): 4561–4569. дои : 10.1002/adfm.201600486 .
- ^ «Нэнси Соттос и Венле Ли, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн (изображение)» . ЭврикаАлерт . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ Робб, Максвелл Дж.; Ли, Венле; Гергели, Райан CR; Мэтьюз, Кристофер С.; Уайт, Скотт Р.; Соттос, Нэнси Р.; Мур, Джеффри С. (28 сентября 2016 г.). «Надежная стратегия сообщения о повреждениях полимерных материалов, основанная на выбросах, вызванных агрегацией» . Центральная научная служба ACS . 2 (9): 598–603. дои : 10.1021/accentsci.6b00198 . ПМК 5043436 . ПМИД 27725956 .
- ^ Ли, Роди (18 января 2016 г.). «Система предупреждения об изменении цвета может предотвратить дорогостоящий материальный ущерб и ремонт» . Тех Таймс . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ Ли, Венле; Мэтьюз, Кристофер С.; Ян, Кэ; Одарченко, Майкл Т.; Уайт, Скотт Р.; Соттос, Нэнси Р. (март 2016 г.). «Автономная индикация механических повреждений полимерных покрытий». Продвинутые материалы . 28 (11): 2189–2194. Бибкод : 2016AdM....28.2189L . дои : 10.1002/adma.201505214 . ПМИД 26754020 . S2CID 2177371 .
- ^ Jump up to: а б с Клоппель, Джеймс Э. (6 мая 2009 г.). «Увидьте силу: механическое напряжение приводит к самоощущению твердых полимеров» . Бюро новостей Иллинойса . Проверено 8 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Глинн, Патрик (5 декабря 2012 г.). «Предотвращение возгорания ноутбука и перегрева » . Министерство энергетики США .
- ^ Jump up to: а б с д Сондерс, Фенелла (2009). «Лучше всего работать под давлением» . Американский учёный . 97 (4): 291. дои : 10.1511/2009.79.291 . Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 года . Проверено 8 декабря 2016 г.
- ^ Байерманн, Бретт А.; Крамер, Шарлотта Л.Б.; Мур, Джеффри С.; Уайт, Скотт Р.; Соттос, Нэнси Р. (17 января 2012 г.). «Роль ориентации механофора в механохимических реакциях» . Макробуквы ACS . 1 (1): 163–166. дои : 10.1021/mz2000847 . ПМИД 35578495 . Архивировано из оригинала 20 декабря 2016 г. Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ «Нэнси Соттос» . 2017 Махская конференция . Архивировано из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 8 декабря 2016 г.
- ^ Гунда, Манидип; Кумар, Панкадж; Катияр, Моника (11 августа 2016 г.). «Обзор методов определения механических характеристик тонких пленок, используемых в гибкой электронике». Критические обзоры по наукам о твердом теле и материалах . 42 (2): 129–152. дои : 10.1080/10408436.2016.1186006 . S2CID 99385252 .
- ^ Тран, Фуонг; Кандула, Сома С; Гебель, Филипп Х; Соттос, Нэнси Р. (26 января 2011 г.). «Сравнение динамических и квазистатических измерений адгезии тонких пленок». Журнал физики D: Прикладная физика . 44 (3): 034006. Бибкод : 2011JPhD...44c4006T . дои : 10.1088/0022-3727/44/3/034006 . S2CID 9841385 .
- ^ Jump up to: а б «Премия М. Хетеньи» . Общество экспериментальной механики . Архивировано из оригинала 29 декабря 2016 года . Проверено 14 ноября 2016 г.
- ^ Коллинз, Грэм П.; Чой, Чарльз К. (январь 2008 г.). "Материальный мир". Научный американец . 298 (1): 48. Бибкод : 2008SciAm.298a..48C . doi : 10.1038/scientificamerican0108-48a .
- ^ Лашанс, Молли (18 марта 2008 г.). «Удостоены награды за работу с самовосстанавливающимся пластиком» . Командир материально-технического обеспечения ВВС . Проверено 18 марта 2008 г.
- ^ «Премия М. М. Фрохта» . Общество экспериментальной механики . Архивировано из оригинала 16 июля 2017 года . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ «Награды SEM/IMAC 2011» (PDF) . Экспериментально говоря . Проверено 16 ноября 2016 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Выдающийся преподаватель будет награжден 28 апреля в NCSA» . Инженерный колледж . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Проверено 16 ноября 2016 г.
- ^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org . Проверено 20 декабря 2021 г.
- ^ «Доктор Нэнси Р. Соттос» . Сайт НАЭ . Проверено 20 декабря 2021 г.
- ^ «Общество экспериментальной механики» . sem.org . Проверено 20 декабря 2021 г.
- ^ Йоксулян, Лоис. «Два преподавателя из Иллинойса избраны в Американскую академию искусств и наук» . news.illinois.edu . Проверено 5 мая 2022 г.
- ^ «Выборы НАН 2022» . www.nasonline.org . Проверено 5 мая 2022 г.
- ^ Макгои, Стив (15 апреля 2010 г.). «Группа AMS вносит вклад в выставку Музея науки и промышленности» . Институт Бекмана .
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
