Исследовательская группа под руководством доктора Дмитрия Гольберга (Dmitri Golberg), главного исследователя Международного центра наноархитектоники материалов (International Center for Materials Nanoarchitectonics), Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science), Япония, впервые в мире достигла успеха в измерении прочности борнитридных нанотрубок (БННТ), используя высокопроизводительный просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

Ученые обнаружили, что БННТ обладают пределом прочности около 30 ГПа (в 15 раз больше чем у стали) и большим значением модуля Юнга – около 900 ГПа (около 1000 ГПа у алмаза).

БННТ состоят из атомов бора и азота и имеют полую структуру, схожую со структурой углеродных нанотрубок, но при этом являются химически более стабильными, чем углеродные нанотрубки с их высокой термостойкостью, стойкостью к окислению, химической устойчивостью и другими свойствами. Хотя теоретические прогнозы указывали на то, что БННТ обладают отличными механическими свойствами, аналогичными свойствам углеродных нанотрубок, прочность БННТ ранее не могла быть измерена, т.к. это было технически сложно.

В ходе этого исследования группа ученых впервые достигла успеха в измерении предела прочности БННТ, установив специально спроектированный наномасштабный измеритель растяжения в высокопроизводительный просвечивающий электронный микроскоп (300 кВ ТЕМ, разрешение: 0,17 нм). Измеренные БННТ были многослойными нанотрубками диаметром всего 10–50 нм и длиной несколько сотен нм. Используя воск для склеивания, ученым удалось измерить прочность одной БННТ, присоединив консоль определения силы к одному концу нанотрубки и металлический провод пьезо-привода к другому.

Предел прочности при растяжении и значение модуля Юнга БННТ были рассчитаны по кривым напряжения 14 нанотрубок. Несмотря на то, что предел прочности БННТ варьировался в зависимости от диаметра и длины трубок, было зафиксировано максимальное значение около 33 ГПа. Эти тесты также показали, что БННТ обладает очень большим значением модуля Юнга, ~ 900 ГПа. Это сопоставимо с модулем Юнга алмаза (~ 1000 ГПа).

Основываясь на таких выдающихся механических свойствах, на БННТ возлагают большие ожидания как на электроизоляционный наполнитель высокой прочности. Потенциальные сферы применения включают в себя производство различных материалов, таких как полимерные, керамические и металлические композиты, а так же основных элементов наномеханических систем.

Перевод NanoNewsNet.RU