Наноструктура на основе трубки
Наноструктуры на основе трубок представляют собой нанорешетки, состоящие из соединенных трубок, и демонстрируют наномасштабную организацию выше молекулярного уровня. [1]
Решетки
Решетки представляют собой структуры, образованные массивами ячеек одинакового размера. Керамические решетчатые наноструктуры были сформированы с использованием полых трубок нитрида титана (TiN). Используя соединенные вершинами, мозаичные октаэдры с 7-нм полыми распорками с эллиптическими поперечными сечениями и толщиной стенки 75 нм, были получены приблизительно кубические ячейки со стороной 100 нм в масштабе до 1 кубического миллиметра. Относительная плотность материала была порядка 0,013 (аналогично аэрогелям ). [2]
Эксперименты на сжатие с многократными циклами деформации показали прочность на растяжение 1,75 ГПа без разрушения.
Материал был создан на основе цифрового дизайна с прямой лазерной записью на фотополимере 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 полые трубчатые никелевые микрорешетки с плотностью 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр и полным восстановлением после сжатия, превышающим 50% деформации, 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 углеродных нанотрубчатых нанопен со стохастической архитектурой. Твердость 6 ГПа и модуль 210 ГПа были измерены с помощью экспериментов по наноиндентированию и сжатию полой трубки соответственно. Эти материалы изготавливаются, начиная с шаблона, сформированного путем прототипирования самораспространяющегося фотополимерного волновода, покрытия шаблона химическим никелированием и последующего травления шаблона. [3] [4]
Органические наноструктуры
Наноструктурированные полые многослойные трубки могут быть созданы путем объединения послойного (LbL) и выщелачивания шаблона. Такие материалы представляют особый интерес для тканевой инженерии, поскольку они позволяют точно контролировать физические и биохимические сигналы имплантируемых устройств. Трубки основаны на полиэлектролитных многослойных пленках. Окончательные трубчатые структуры могут быть охарактеризованы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), микроскопии, набухания и механических испытаний, включая динамический механический анализ (DMA) в физиологических моделируемых условиях. Более прочные пленки могут быть получены путем химического сшивания с генипином . Поглощение воды уменьшается примерно с 390% до 110% после сшивания. Сшитые трубки являются более подходящими структурами для адгезии и распространения клеток. Потенциальные области применения включают тканевую инженерию . [5]
Ссылки
- ^ "Проектирование удивительно прочных материалов снизу вверх". KurzweilAI . Получено 13 сентября 2013 г.
- ^ ab Jang, D.; Meza, LR; Greer, F.; Greer, JR (2013). «Изготовление и деформация трехмерных полых керамических наноструктур» (PDF) . Nature Materials . 12 (10): 893– 898. Bibcode :2013NatMa..12..893J. doi :10.1038/nmat3738. PMID 23995324.
- ^ Шенкленд, Стивен (18.11.2011). «Прорывной материал — это едва ли больше, чем воздух | Deep Tech — CNET News». News.cnet.com . Получено 13.09.2013 .
- ^ Schaedler, TA; Jacobsen, AJ; Torrents, A.; Sorensen, AE; Lian, J.; Greer, JR; Valdevit, L.; Carter, WB (2011). «Сверхлегкие металлические микрорешетки». Science . 334 (6058): 962– 965. Bibcode :2011Sci...334..962S. doi :10.1126/science.1211649. PMID 22096194. S2CID 23893516.
- ^ Silva, JM; Duarte, ARC; Custódio, CA; Sher, P.; Neto, AI; Pinho, ANCM; Fonseca, J.; Reis, RL; Mano, JOF (2013). «Наноструктурированные полые трубки на основе хитозана и альгинатных мультислоев». Advanced Healthcare Materials . 3 (3): 433– 440. doi :10.1002/adhm.201300265. hdl : 1822/25593 . PMID 23983205. S2CID 33369579.
Смотрите также
