Technische onderzoekers van de Texas Tech University hebben een methode ontwikkeld om de oppervlakte-eigenschappen van materialen bij verschillende temperaturen op nanoschaal te karakteriseren.

Het kennen van eigenschappen van materialen bij verschillende temperaturen is belangrijk in engineering, zei Gregory McKenna, een professor in de chemische technologie en de John R. Bradford Endowed Chair in Engineering. Bijvoorbeeld, de rubberen O-ring die faalde tijdens de ramp met de spaceshuttle in 1986 dient als tragische case study van wat er mis kan gaan als besluitvormers hier geen rekening mee houden.

Het probleem, hij zei, is bekend dat eigenschappen van een materiaal radicaal kunnen veranderen op nanoschaal - een kleine schaal van ongeveer 1/1000 van de diameter van een mensenhaar waarop wetenschappers zijn begonnen met het bouwen van machines die werken. McKenna en afgestudeerde student Meiyu Zhai keken naar verschillende polymeren en explosieve materialen om te zien hoe oppervlakte-eigenschappen varieerden op nanoschaal en hoe het oppervlak de eigenschappen op nanoschaal beïnvloedt.

Hun eerste resultaten over de "multi-curve-methode" verschenen in het peer-reviewed tijdschrift, Journal of Polymer Science Deel B:Polymeerfysica en werd gemarkeerd in Vooruitgang in techniek .

"De nanoschaal is een grappige reeks maten waar materialen eigenschappen hebben die niet zijn wat we verwachten, zelfs bij een stap hoger op de microschaal, " zei hij. "We ontwikkelen methoden om oppervlakte-eigenschappen te karakteriseren en deze te relateren aan gedrag op nanoschaal met behulp van een nano-indenter en andere nanomechanische meetmethoden."

Bij nano-inspringing, onderzoekers kunnen zowel de elastische eigenschappen (hoe materialen terugveren als ze worden ingedrukt) als de viskeuze eigenschappen (hoe het materiaal vloeit) onderzoeken. De groep heeft verschillende verrassende resultaten gevonden:bij ander werk, het team ontdekte dat extreem dunne polycarbonaatfilms vloeibaar worden op nanoschaal, terwijl ze glazig zijn op de macroscopische schaal. Nano-indentatie kan worden gebruikt om oppervlakte-eigenschappen aan deze waarneming te relateren.

Naarmate machines kleiner en kleiner worden, McKenna zei, wetende dat deze informatie van onschatbare waarde kan zijn voor toekomstige ingenieurs.