Микроузлы удваивают прочность на растяжение нового материала
![материал из узлов](https://ab-news.ru/wp-content/uploads/2023/03/9648477788678.jpeg)
Узлы известны тем, что повышают прочность материалов, от мельчайших изгибов ДНК до (потенциально) самой ткани вселенной. Теперь инженеры Калифорнийского технологического института разработали новый материал, состоящий из микроузлов, и показали, что он намного прочнее, чем вариант материала, сделанный из того же материала без узлов.
Материал состоит из полимеров, собранных в ряд основных узлов, расположенных сверху, с дополнительным изгибом для поглощения большего количества энергии.
Однако волокна не связаны физически в эти узлы — вместо этого они напечатаны на 3D-принтере в такой форме, которая проще в изготовлении и не дает им развязаться.
Каждый узел имеет около 70 микрометров в высоту и ширину, а каждое волокно имеет радиус около 1,7 микрометра (примерно одна сотая радиуса человеческого волоса).
Хотя это не самые маленькие узлы, когда-либо сделанные — в 2017 году химики завязали узел, состоящий из отдельной цепочки атомов, — это первый случай, когда был создан материал, состоящий из множества узлов такого масштаба.
Затем узловатый материал подвергли стресс-тестам, в ходе которых он был растянут до предела прочности.
Его сравнивали с версией материала, сделанной из тех же полимеров, но с переплетенной структурой, а не с узлами.
Оказалось, что узлы позволили материалу поглощать на 92% больше энергии и выдерживать более чем в два раза большую нагрузку, прежде чем он порвется, по сравнению с другой архитектурой.
![Анимированное сравнение прочности на растяжение нового материала, состоящего из узловатой формы (слева) и переплетенной формы (справа).](https://ab-news.ru/wp-content/uploads/2023/03/64534.gif)
Ученые говорят, что долговечность и деформируемость таких узловатых материалов могут в конечном итоге сделать их полезными для биомедицинских и аэрокосмических приложений.
В будущей работе исследователи планируют исследовать материалы, изготовленные с более сложными узлами.
«Возможность преодолеть общий компромисс между деформируемостью материала и вязкостью при растяжении [способность растягиваться без разрушения] предлагает новые способы разработки устройств, которые являются чрезвычайно гибкими, долговечными и могут работать в экстремальных условиях», — сказал Видианто Моестопо, ведущий автор работы.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.