Een team van onderzoekers van de Zhejiang University in China heeft een manier ontwikkeld om waterijs te laten groeien dat elastisch en buigbaar is. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep beschrijft hoe ze hun monokristallijne microvezels hebben gekweekt en stelt mogelijke toepassingen voor. Erland Schulson met Dartmouth College, heeft een Perspective-artikel gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer waarin het werk van het team in China wordt geschetst.

Water ijs, de onderzoekers merken op, is hard en broos; het geeft niet veel. Pogingen om te buigen, het verlengen of rechttrekken van monsters leidt tot breuken. Dit, de onderzoekers merken ook op, is te wijten aan zeer kleine onvolkomenheden zoals oppervlakte-onregelmatigheden, poriën en kleine scheurtjes in de kristalstructuur. Zonder dergelijke onvolkomenheden, waterijs heeft naar schatting een theoretische elastische rekgrens van 15 procent. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben geprobeerd deze theorieën te testen door kleine stukjes ijs te laten groeien die geen onvolkomenheden hebben.

Om het ijs te maken, de onderzoekers leidden waterdamp in een kleine geëlektrificeerde kamer die was ingesteld op -50 graden Celsius. Het elektrische veld trok watermoleculen naar een wolfraampin die in het midden van de kamer was geplaatst. Terwijl de watermoleculen zich aan de pin vastklampten, ijskristallen begonnen zich te vormen tot vezels met een diameter van slechts enkele micrometers. De onderzoekers koelden het ijs vervolgens af tot temperaturen van -70 tot -150 graden Celsius, het meten van het elastische bereik bij elke temperatuur. Het kwam gemiddeld uit op 10,9 procent, veel buigbaarder dan gewoon ijs, dat gemiddeld slechts 0,3 procent is. Ze ontdekten ook dat de vezels konden worden gebogen en uitgerekt. Op een bepaald moment, ze ontdekten dat ze een kristalstreng bijna in een cirkel konden buigen. Ze merkten op dat na buigen of strekken, alle monsters knapten terug naar hun oorspronkelijke vorm.

Bij het nauwkeurig bestuderen van de ijsvezels, de onderzoekers ontdekten dat ze eigenlijk van twee verschillende soorten ijs waren gemaakt, de een iets dikker dan de ander. Ze merkten ook op dat vanwege de zuiverheid en onberispelijkheid van de kristallen, de ijsmonsters waren extreem transparant, wat zou kunnen betekenen dat ze licht kunnen transporteren.

© 2021 Science X Network