Australische Wissenschaftler haben neue Einblicke in das grundlegende Verhalten flexibler Materialien gewonnen und die Gestaltung neuer Baumaterialien und Technologie ermöglicht.
Ein Team, an dem Forscher an der Universität von Queensland und Qut beteiligt sind, hat den Ursprung der restaurierenden Kraft identifiziert, die elastische Kristalle in ihre ursprüngliche Form zurückkehren lässt.
Professor Jack Clegg von der UQ School of Chemistry and Molecular Biosciences sagte, das Team habe flexible Kristalle gebogen – einschließlich eines bei UQ, das in einem Knoten gebunden werden kann -, um zu berechnen, wie sich intermolekulare Wechselwirkungen unter dem komprimierenden und expansiven Stamm verändert haben.
„Elastizität ist eine Eigenschaft, die eine Vielzahl bestehender Technologien untermauert, darunter optische Faser, Flugzeugkomponenten und tragende Brücken“, sagte Professor Clegg.
„Wir haben uns angesehen, wie und wo die Energie gespeichert wurde, als sich die Kristalle zusammenkamen und zu ihrer ursprünglichen Form und Größe zurückgingen.“
Die Experimente zeigten, dass die potentielle Energie, die es dem Kristall ermöglichte, sich spontan zu verkleinern, in den Wechselwirkungen zwischen den Molekülen gespeichert wurde.
„Unter der Belastung drehen sich die Moleküle reversibel und reorganisieren sie so, dass die Energie innen und außen anders speichert“, sagte Professor Clegg.
„Wir konnten zeigen, dass in unseren gebogenen flexiblen Kristallen genug Energie aufbewahrt wurde, um das 30 -fache des Kristalls pro Meter in die Luft zu heben.
„Das neue Verständnis dieses gemeinsamen Phänomens könnte zu neuen Hybridmaterialien für Anwendungen von Komponenten des Raumfahrzeugs bis hin zu neuen Baumaterialien oder elektronischen Geräten führen.“
Professor John McMurtrie von QUT sagte, die vom Forschungsteam entwickelte Methode könnte verwendet werden, um die Elastizität in anderen flexiblen kristallinen Materialien zu untersuchen.
„Dies ist eine aufregende Aussicht, da bereits Millionen von verschiedenen Arten von Kristallen bekannt sind und viele weitere noch zu entdecken sind“, sagte Professor McMurtrie.
„Die Elastizität ist allgegenwärtig und für Leben und Technologie von grundlegender Bedeutung, sodass sich die Tiere bewegen können und Himmelskratzer aufstehen können.“
„Menschen haben seit Jahrtausenden elastische Materialien für eine fast unendliche Anzahl von Anwendungen verwendet, aber der molekulare Ursprung der Wiederherstellungskraft blieb bis jetzt schwer fassbar.“
