ENGINEERINGNET -- Mede dankzij deze ontdekking kan de wijze van constructie van gebouwen, vliegtuigen, fietsen, kogelwerende vesten veranderen.
Alles wat gemaakt wordt van samengestelde materialen kan baat hebben bij de nanovezels dixit; Yuris Dzenis, verbonden aan de universiteit van Nebraska-Lincoln. Hij wijst erop dat er op dit moment maar weinig materialen zijn die zowel sterk als taai zijn. De nanovezel vult dan ook een gat in de markt.
Wanneer we het over ‘sterk’ hebben, hebben we het over de vaardigheid van een materiaal om een bepaald gewicht te kunnen dragen. ‘Taai’ verwijst naar de hoeveelheid energie die nodig is om het materiaal te kunnen breken. Hoe buigzamer het materiaal of vervormt, hoe taaier het is.
Dat de nanovezel beide eigenschappen bezit, is best bijzonder: sterkte gaat namelijk vaak ten koste van de taaiheid van een materiaal, terwijl de taaiheid weer ten koste gaat van de sterkte. Neem bijvoorbeeld een aardewerken dienblad: supersterk, want u kunt het helemaal volladen met servies. Maar het blad is absoluut niet taai, want als u het laat vallen, breekt het in stukken. Een rubberen bal daarentegen is wel taai, maar weer niet zo sterk.
De onderzoekers ontwikkelden de nanovezel met behulp van elektrospinning. Hierbij wordt elektrische stroom gebruikt om hele fijne vezels uit een vloeistof te maken. Als vloeistof gebruikten de onderzoekers een polymeeroplossing. Ze maakten de vezels superdun en ontdekten dat deze substantie de vezelfs zowel taai als sterk maakte. Die taaiheid ontstaat waarschijnlijk doordat het heel veel ‘amorfe’ oftewel vormloze gebieden telt.
Deze gebieden stellen de moleculaire ‘kettingen’ waaruit de vezel bestaat in staat om meer te bewegen, waardoor ze ook meer energie kunnen absorberen en dus niet zo snel breken wanneer ze aan veel energie worden blootgesteld.
De meeste vezels hebben minder vormeloze gebieden en breken dus gemakkelijker. Om het gebrek aan taaiheid te compenseren, gebruiken ingenieurs nu simpelweg meer materiaal. Maar daardoor worden de bouwwerken die ze van deze vezels maken, bijvoorbeeld vliegtuigen zwaarder.
“Als structurele materialen taaier zouden zijn, zou men producten kunnen maken die lichter en nog steeds heel veilig zijn.
(LVD)
