Роуцбе Сасавари, доцент инженерной защиты и гражданского строительства внешней среды, высказал предположение, что объединение ультратонких страниц шестиугольного нитрида бора (hBN) между слоями силикатов кальция сделает занимательный кристалл двойного слоя с многофункциональными особенностями. Они имели возможность подойти для строительных и применений и огнеупорных материалов в ядерной индустрии, нефти и газе, других областях и космосе, каковые требуют высокоэффективных соединений.Объединение материалов сделало бы керамику, это не только твёрдое и долгое, но и стойкое к радиации и теплу. Вычислениями Сасавари силикаты кальция со засунутыми слоями двумерного hBN могли быть укреплены достаточно, дабы являться ограждением в ядерных заявлениях как электростанции.
Изучение появляется в американском издании Chemical Society ACS Applied Materials и Интерфейсы.Двумерный hBN именуют белым графеном и похож на графен сверху со связанными шестиугольниками, формирующими ультратонкий самолет. Но hBN отличается от графена, потому, что это складывается из азота и переменного бора, а не углерода, атомов.«Эта работа показывает возможность значительного упрочнения в самом мелком измерении, главном самолете керамики», сообщил Сасавари. «Это ведет к кристаллу двойного слоя, где hBN – обязательный атрибут совокупности в противоположность простым наполнителям упрочнения, каковые вольно связаны с материалом хозяина.
«Отечественное изучение большого уровня показывает энергичную стабильность и большое имущественное улучшение благодаря ковалентного соединения, орбитального смешивания и передачи обвинения между hBN и силикатами кальция», сообщил он.Форма керамики, которую лаборатория изучила, известный как tobermorite, имеет тенденцию самособираться в слоях кислорода и кальция, скрепляемого цепями силиката, потому, что это сохнет в укрепленный цемент. Изучение молекулярного масштаба Сасавари продемонстрировало, что hBN смешивается прекрасно с tobermorite, проскальзывает в места между слоями, потому, что атомы кислорода и бора связывают, и скрепляет пряжкой квартиру hBN страницы.
Эта подобная аккордеону деформация происходит из-за передачи обвинения и химического сродства между атомами бора и tobermorite, что стабилизирует соединение и дает ему крутизну и высокую прочность, свойства, каковые в большинстве случаев обменивают друг против друга в спроектированных материалах, сообщил Сасавари. Объяснение, думается, двухфазовый механизм, что происходит, в то время, когда hBN слои подвергнуты напряжению либо напряжению.
Модели Сасавари горизонтально сложенного tobermorite и tobermorite-hBN продемонстрировали, что соединение было втрое более сильным и примерно на 25 процентов более твёрдым, чем несложный материал. Вычислительный анализ продемонстрировал из-за чего: Тогда как цепи силиката в tobermorite, в то время, когда позвано не вращались на протяжении их осей, страницы hBN облегчили напряжение первым расстегиванием и после этого напряжением.
В то время, когда сжато, равнина tobermorite продемонстрировала низкую силу урожая (либо упругий модуль) примерно 10 gigapascals (с.б.б.) с напряжением урожая (пункт, в котором материал искажает) 7 процентов. Соединение продемонстрировало силу урожая 25 Гпа и напряжение до 20 процентов.
«Основной недочёт керамики пребывает в том, что они хрупкие и разрушаются на высокое напряжение либо напряжение», сообщил Сасавари. «Отечественная стратегия преодолевает это ограничение, снабжая увеличенную крутизну и податливость, улучшая свойства силы.«В качестве приза тепловая и радиационная терпимость совокупности кроме этого возрастают, отдавая многофункциональные особенности», сообщил он. «Эти особенности все серьёзны, дабы не допустить ухудшение керамики и расширить их жизнь, так сохраняя затраты и энергию на обслуживание».В то время, когда материал был проверен от вторых углов, различия между чистым tobermorite и соединением были менее явными, но в среднем, hBN улучшенный существенно свойства материала.
«Если сравнивать с одномерными наполнителями, такими как простые волокна либо углеродные нанотрубки, 2-е материалы как hBN двухсторонние, так, у них имеется два раза площадь поверхности на единицу массы», сообщил Сасавари. «Это идеально подходит для прилипания и укрепления к окружающей матрице».Он сообщил другие 2-е материалы как дисульфид молибдена, ниобий diselenide и выложил слоями двойную гидроокись, может кроме этого подойти для восходящего проектирования высокоэффективной керамики и других многофункциональных композиционных материалов.