Трубчатая наноструктура

Наноструктуры на основе трубок представляют собой нанорешетки, состоящие из соединенных трубок, и демонстрируют наноразмерную организацию выше молекулярного уровня. ^{[ 1 ]}

Решетки

Решетки — это структуры, состоящие из массивов ячеек одинакового размера. Керамические решетчатые наноструктуры были сформированы с использованием полых трубок из нитрида титана (TiN). Используя соединенные вершинами мозаичные октаэдры с полыми стержнями толщиной 7 нм, эллиптическим поперечным сечением и толщиной стенок 75 нм, были получены приблизительно кубические ячейки со стороной 100 нм в масштабе до 1 кубического миллиметра. материала Относительная плотность была порядка 0,013 (аналогично аэрогелям ). ^{[ 2 ]}

Эксперименты по сжатию с несколькими циклами деформации показали прочность на растяжение 1,75 ГПа без разрушения.

Материал был создан на основе цифрового дизайна с прямой лазерной записью на фотополимер с использованием двухфотонной литографии с последующим конформным осаждением TiN с использованием атомно-слоевого осаждения и окончательным травлением для удаления полимера. ^{[ 2 ]}

Более ранняя металлическая трубчатая решетка производила никелевые микрорешетки с полыми трубками с плотностью 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр и полным восстановлением после сжатия, превышающим 50% деформацию, с поглощением энергии, аналогичным эластомерам . Модуль Юнга E масштабируется с плотностью как E ~ ρ2, в отличие от масштабирования E ~ ρ3, наблюдаемого для сверхлегких аэрогелей и из углеродных нанотрубок нанопен со стохастической архитектурой. Твердость 6 ГПа и модуль 210 ГПа были измерены с помощью экспериментов по наноиндентированию и сжатию полых трубок соответственно. Эти материалы изготавливаются, начиная с шаблона, сформированного путем прототипирования самораспространяющегося фотополимерного волновода, покрытия шаблона методом химического никелирования и последующего травления шаблона. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Органические наноструктуры

Наноструктурированные полые многослойные трубы могут быть созданы путем совмещения послойного (LbL) и темплатного выщелачивания. Такие материалы представляют особый интерес для тканевой инженерии, поскольку позволяют точно контролировать физические и биохимические сигналы имплантируемых устройств. В основе трубок лежат многослойные полиэлектролитные пленки. Конечные трубчатые структуры можно охарактеризовать с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), с преобразованием Фурье инфракрасной спектроскопии (FTIR), микроскопии, набухания и механических испытаний, включая динамический механический анализ (ДМА) в моделируемых физиологических условиях. Более прочные пленки можно получить с помощью химического сшивания генипина . Поглощение воды снижается примерно с 390% до 110% после сшивки. Сшитые трубки являются более подходящими структурами для адгезии и распространения клеток. Потенциальные применения включают тканевую инженерию . ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ «Разработка удивительно прочных материалов снизу вверх» . КурцвейлАИ . Проверено 13 сентября 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б Джанг, Д.; Меза, ЛР; Грир, Ф.; Грир, младший (2013). «Изготовление и деформация трехмерных полых керамических наноструктур» (PDF) . Природные материалы . 12 (10): 893–898. Бибкод : 2013NatMa..12..893J . дои : 10.1038/nmat3738 . ПМИД 23995324 .
^ Шенкленд, Стивен (18 ноября 2011 г.). «Прорывной материал — это не что иное, как воздух | Deep Tech — CNET News» . News.cnet.com . Проверено 13 сентября 2013 г.
^ Шедлер, Т.А.; Якобсен, AJ; Торрентс, А.; Соренсен, А.Е.; Лиан, Дж.; Грир, младший; Вальдевит, Л.; Картер, Всемирный банк (2011). «Сверхлегкие металлические микрорешетки». Наука . 334 (6058): 962–965. Бибкод : 2011Sci...334..962S . дои : 10.1126/science.1211649 . ПМИД 22096194 . S2CID 23893516 .
^ Сильва, Дж. М.; Дуарте, АРК; Кустодио, Калифорния; Шер, П.; Нето, А.И.; Пиньо, ANCM; Фонсека, Дж.; Рейс, РЛ; Мано, ЮФ (2013). «Наноструктурированные полые трубки на основе хитозана и мультислоев альгината». Передовые материалы по здравоохранению . 3 (3): 433–440. дои : 10.1002/adhm.201300265 . hdl : 1822/25593 . ПМИД 23983205 . S2CID 33369579 .

См. также

[kurz-1] «Разработка удивительно прочных материалов снизу вверх» . КурцвейлАИ . Проверено 13 сентября 2013 г.

[nmat-2] Jump up to: ^а ^б Джанг, Д.; Меза, ЛР; Грир, Ф.; Грир, младший (2013). «Изготовление и деформация трехмерных полых керамических наноструктур» (PDF) . Природные материалы . 12 (10): 893–898. Бибкод : 2013NatMa..12..893J . дои : 10.1038/nmat3738 . ПМИД 23995324 .

[cnet-3] Шенкленд, Стивен (18 ноября 2011 г.). «Прорывной материал — это не что иное, как воздух | Deep Tech — CNET News» . News.cnet.com . Проверено 13 сентября 2013 г.

[4] Шедлер, Т.А.; Якобсен, AJ; Торрентс, А.; Соренсен, А.Е.; Лиан, Дж.; Грир, младший; Вальдевит, Л.; Картер, Всемирный банк (2011). «Сверхлегкие металлические микрорешетки». Наука . 334 (6058): 962–965. Бибкод : 2011Sci...334..962S . дои : 10.1126/science.1211649 . ПМИД 22096194 . S2CID 23893516 .

[5] Сильва, Дж. М.; Дуарте, АРК; Кустодио, Калифорния; Шер, П.; Нето, А.И.; Пиньо, ANCM; Фонсека, Дж.; Рейс, РЛ; Мано, ЮФ (2013). «Наноструктурированные полые трубки на основе хитозана и мультислоев альгината». Передовые материалы по здравоохранению . 3 (3): 433–440. дои : 10.1002/adhm.201300265 . hdl : 1822/25593 . ПМИД 23983205 . S2CID 33369579 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]