Het Optoelectronics Research Centre (ORC) van de University of Southampton verricht baanbrekend onderzoek naar de ontwikkeling van de sterkste silica-nanovezels ter wereld.

Wereldwijd is de zoektocht begonnen naar het vinden van ultrasterke composieten, vooraanstaande ORC-wetenschappers om licht te onderzoeken, ultrahoge sterkte nanodraden die niet worden aangetast door defecten. historisch, koolstofnanobuisjes waren het sterkste materiaal dat beschikbaar was, maar hoge sterktes konden alleen worden gemeten in zeer korte monsters van slechts enkele microns lang, weinig praktische waarde bieden.

Onderzoek door ORC Principal Research Fellow Dr. Gilberto Brambilla en ORC-directeur Professor Sir David Payne heeft geresulteerd in de creatie van de sterkste, lichtgewicht silica nanovezels - 'nanodraden' die 15 keer sterker zijn dan staal en kunnen worden vervaardigd in lengtes van mogelijk wel 1000's kilometers.

Hun bevindingen wekken al veel belangstelling van veel bedrijven over de hele wereld en zouden de luchtvaart kunnen transformeren, maritieme en veiligheidsindustrieën. Momenteel worden wereldwijd proeven gedaan naar de mogelijke toekomstige toepassingen van de nanodraden.

"Bij synthetische vezels is het belangrijk om een ​​hoge sterkte te hebben, bereikt door de productie van vezels met extreem lage defectpercentages, en laag gewicht, ' zegt dr Brambilla.

"Als je de sterkte van een vezel vergroot, moet je meestal de diameter en dus het gewicht vergroten, maar ons onderzoek heeft aangetoond dat als je de grootte van silica nanovezels verkleint, hun sterkte toeneemt, toch blijven ze nog steeds erg licht van gewicht. Wij zijn de enige mensen die op dit moment de sterkte van deze vezels hebben geoptimaliseerd.

"Onze ontdekking kan de toekomst van composieten en zeer sterke materialen over de hele wereld veranderen en een enorme impact hebben op de zee, luchtvaart- en veiligheidsindustrie. We willen hun potentiële gebruik in composieten onderzoeken en we voorzien dat dit materiaal op grote schaal kan worden gebruikt bij de vervaardiging van producten zoals vliegtuigen, speedboten en helikopters, " hij voegt toe.

Professor Payne legt uit:"Gewicht voor gewicht, silica nanodraden zijn 15 keer sterker dan staal met hoge sterkte en 10 keer sterker dan conventionele GRP (Glass Reinforced Plastic). We kunnen de hoeveelheid materiaal die wordt gebruikt verminderen, waardoor het gewicht van het object wordt verminderd.

"Silicium en zuurstof, nodig om nanodraden te produceren, zijn de twee meest voorkomende elementen op de aardkorst, waardoor het duurzaam en goedkoop te exploiteren is. Verder, we kunnen silica-nanovezels per ton produceren, net zoals we dat nu doen voor de glasvezels die het internet van stroom voorzien."

De onderzoeksresultaten kwamen tot stand na vijf jaar onderzoek door Dr. Brambilla en Professor Payne met behulp van Gilberto's £ 500, 000 Fellowship-financiering van de Royal Society.

Dr. Brambilla deelde zijn bevindingen met collega-onderzoekers tijdens een speciaal seminar dat hij onlangs organiseerde in het Kavli Royal Society International Centre, in Chicheley Hall, in Buckinghamshire.

"Het was vooral een uitdaging om met vezels om te gaan die zo klein waren. Ze zijn bijna 1 000 keer kleiner dan een mensenhaar en ik hanteerde ze met mijn blote handen, ’ zegt dokter Brambilla.

"Ik moest er even aan wennen, maar met behulp van de ultramoderne faciliteiten van het ORC kon ik ontdekken dat silica-nanovezels sterker worden naarmate ze kleiner worden. Sterker nog, als ze erg worden, heel klein gedragen ze zich op een heel andere manier. Ze zijn niet langer breekbaar en breken niet als glas, maar worden in plaats daarvan kneedbaar en breken als plastic. Dit betekent dat ze veel kunnen worden belast.

"Tot nu toe was het meeste van ons onderzoek gericht op de wetenschap van nanodraden, maar in de toekomst zijn we vooral geïnteresseerd in het onderzoeken van de technologie en toepassingen van deze vezels, " voegt dr. Brambilla eraan toe.