Zou je je kleden in diamanten nanodraden? Het is niet zo vergezocht als je zou denken. En dat dankt u aan een koolstofchemicus en ingenieur uit Brisbane.

Dr. Haifei Zhan van QUT leidt een wereldwijde inspanning om uit te zoeken op hoeveel manieren de mensheid een nieuw uitgevonden materiaal met een enorm potentieel kan gebruiken - diamant nanothread (DNT).

Voor het eerst gemaakt door Pennsylvania State University vorig jaar, eendimensionale DNT is vergelijkbaar met koolstofnanobuisjes, holle cilindrische buizen 10, 000 keer kleiner dan mensenhaar, sterker dan staal, maar bros.

"DNT, ter vergelijking, is nog dunner, het opnemen van knikken van waterstof in de holle structuur van de koolstof, zogenaamde Stone-Wale (SW) transformatiedefecten, die ik heb ontdekt, vermindert broosheid en voegt flexibiliteit toe, " zei dokter Zhan, van QUT's School of Chemistry, Natuurkunde en Werktuigbouwkunde.

"Die structuur maakt DNT een geweldige kandidaat voor een scala aan toepassingen. Het is mogelijk dat DNT in de toekomst een alomtegenwoordig plastic wordt, gebruikt in alles, van kleding tot auto's.

"Ik heb veel geluk dat ik deze kans krijg om een ​​nieuw materiaal diepgaand te bestuderen - blauwe lucht toegepaste onderzoekskansen zoals deze zijn zeldzaam."

DNT ziet er niet uit als een steendiamant. Liever, de naam verwijst naar de manier waarop de koolstofatomen samengepakt zijn, gelijk aan diamant, waardoor het zijn fenomenale kracht krijgt.

Dr. Zhan heeft de eigenschappen van DNT gemodelleerd sinds het werd uitgevonden, met behulp van grootschalige moleculaire dynamische simulaties en high-performance computing.

Hij was de eerste die zich realiseerde dat de SW-defecten de sleutel waren tot de veelzijdigheid van DNT.

"Hoewel zowel koolstofnanobuisjes als DNT een groot potentieel hebben, hoe meer ik DNT-eigenschappen modelleer, hoe meer het een superieur materiaal lijkt te zijn, ' zei dokter Zhan.

"De SW-defecten geven DNT een flexibiliteit die stijve koolstofnanobuisjes niet kunnen repliceren - beschouw het als het verschil tussen naaien met ongekookte spaghetti en gekookte spaghetti.

"Mijn simulaties hebben aangetoond dat de SW-defecten werken als scharnieren, rechte delen van DNT met elkaar verbinden. En door de afstand tussen die defecten te veranderen, we kunnen de flexibiliteit van de DNT veranderen - of afstemmen."

Dat onderzoek is gepubliceerd in de peer-reviewed publicatie nanoschaal .

Dr. Zhan heeft ook een aantal andere resultaten van zijn DNT-modelleringsonderzoek gepubliceerd:

• De thermische geleidbaarheid van DNT kan worden afgestemd door de afstand tussen de SW-defecten ( Koolstof ).
• SW-defecten creëren onregelmatige oppervlakken op de DNT, waardoor het goed hecht met polymeren. DNT zou daarom kunnen worden gebruikt als versterking voor nanocomposietmaterialen ( Geavanceerde functiematerialen ).
• De mechanische eigenschappen van DNT variëren aanzienlijk, afhankelijk van de exacte atomaire structuur, inclusief trekgedrag. Temperatuur heeft ook invloed op de mechanische eigenschappen. Hoewel DNT zich waarschijnlijk gedraagt ​​als een flexibele elastische staaf, de mechanische eigenschappen kunnen worden aangepast voor specifieke doeleinden ( Koolstof ).

"Verdere modellering is nodig om alle eigenschappen van DNT volledig te onderzoeken. Ik ben enthousiast over het potentiële scala aan toepassingen waarvoor het kan worden gebruikt, aangezien we hebben bewezen dat we de flexibiliteit ervan kunnen beheersen, geleidbaarheid en sterkte, ' zei dokter Zhang.

"Koolstof is het meest voorkomende element op aarde. Het is een hernieuwbare hulpbron, dus de kosten van de grondstof zijn extreem laag.

"Zodra de productiekosten haalbaar zijn, DNT zou waarschijnlijk voornamelijk worden gebruikt in mechanische toepassingen, gecombineerd met andere materialen om ultrasterke, lichtgewicht composieten en componenten - zoals vliegtuigrompen.

"Ik ben van plan om te testen hoe DNT presteert als een tweedimensionale netwerkstructuur - een plaat of laag - voor mogelijk gebruik in flexibele elektronica en schermen.

"Ik wil ook testen of het een vezel is voor textiel of touw, van kogelwerende vesten en slijtvaste werkkleding tot vervanging van staalkabels in de bruggenbouw.

"Er is al sprake in de wereldwijde koolstofgemeenschap dat DNT de beste kandidaat is voor het bouwen van een ruimtelift. Het zou een echte eer zijn als mijn onderzoek zou bijdragen aan de ontwikkeling van DNT's voor dat doel."