Zrozumienie origami w materiałach 2D

Anonim

Według sondażu YouGov, jeden na pięciu użytkowników telefonów komórkowych w Wielkiej Brytanii złamał ekran, upuszczając telefon w ciągu trzech lat. Ruchome ekrany łatwo pękają, ponieważ są zwykle wykonane z materiału tlenkowego, który umożliwia działanie ekranu dotykowego, ale łatwo pęka. W przeciwieństwie do tego grafen i inne materiały 2-D mogą również funkcjonować jako wydajne mobilne ekrany dotykowe, ale są wysoce podatne na zginanie. Materiały te obiecują zatem zrewolucjonizować elastyczną elektronikę, która może wytwarzać niezniszczalne wyświetlacze telefonów komórkowych.

Ze względu na elastyczność materiału materiały 2-D znajdują zastosowanie w zaawansowanych materiałach kompozytowych, wykorzystywanych do optymalizacji wydajności sprzętu sportowego, takiego jak narty czy rakiety tenisowe, oraz w celu zmniejszenia masy pojazdów. Aplikacje elektroniczne mogą również korzystać z nowych, solidnych materiałów 2D, takich jak grafen. Zdolność do zginania i rozciągania jest niezbędna dla wszystkich tych zastosowań, a nowe badania wykazały, co dzieje się, gdy cienkie materiały atomowe są składane jak origami.

Pisząc w Nature Communications, naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze badali składanie materiałów 2D na poziomie pojedynczych arkuszy atomowych. Główny badacz, dr Aidan Rooney, powiedział: "Analizując te fałdy w takich szczegółach, odkryliśmy zupełnie nowe zachowanie podczas gięcia, które zmusza nas do ponownego spojrzenia na odkształcenia materiałów."

Jeden ze specjalnych fałd, które zaobserwowali, nazywa się bliźniakiem; dla którego materiał jest idealnym odbiciem lustrzanym siebie po obu stronach zakrętu. Profesor scharakteryzowania materiałów Sarah Haigh mówi: "Podczas studiowania nauki o materiałach w Oksfordzie nauczyłem się bardzo wcześnie na temat struktury podwójnego zginania w graficie z ilustracji podręcznika, jednak nasze najnowsze wyniki pokazują, że te podręczniki wymagają korekty. nie jest tak często, że jako naukowiec można obalić kluczowe założenia, które istnieją od ponad 60 lat. "

Naukowcy odkryli, że w przeciwieństwie do poprzednich modeli fałdy warstwowych materiałów, takich jak grafit i grafen, są przenoszone na wiele atomów - nie są tak ostre, jak zawsze zakładano. Efektywnie w centrum zakrętu powstaje niewielki obszar krzywizny o kształcie nanorurki. Ma to duży wpływ na wytrzymałość materiałów i zdolność do zginania i rozciągania. Zaobserwowano również inne złożone cechy składania.

Profesor nauk o polimerach i technologii Robert Young skomentował: "Stwierdziliśmy, że rodzaj fałdowania można przewidzieć na podstawie liczby warstw atomowych i kąta zgięcia - co oznacza, że ​​możemy dokładniej modelować zachowanie tych materiałów do różnych zastosowań, aby zoptymalizować ich wytrzymałość lub odporność na awarie. "

menu
menu