«Эти результаты показывают потенциал, чтобы спроектировать свойства использования материалов не только температура, но также и используя набор методов, чтобы управлять самой маленькой из частиц», объясняет Лан Фэн, ведущий автор исследования и докторант Нью-Йоркского университета в то время, когда это проводилось.Исследование, которое появляется в журнале Nature Materials, показывает, что известная Златовласка Принкипл, которая устанавливает тот успех, найдена в середине, а не в крайностях, не обязательно обращается к самой маленькой из частиц.Исследование сосредотачивается на полимерах и коллоидах – частицы, столь же небольшие как миллионные миллионный из метра в размере, соответственно.
Эти материалы, и как они формируются, представляют известный интерес для ученых, потому что они – основание для множества потребительских товаров. Например, коллоидная дисперсия включает такие повседневные пункты как краска, молоко, желатин, стекло и фарфор и для передовой разработки, такие как регулирование света в фотонике.
Лучшим полимером понимания и коллоидным формированием, у ученых есть потенциал, чтобы использовать эти частицы и создать новые и расширенные материалы – возможности, которые теперь в основном не использованы или находятся в относительно элементарной форме.В исследовании Материалов Природы исследователи исследовали полимеры и большие коллоидные кристаллы при температурах в пределах от комнатной температуры к 85 градусам по Цельсию.При комнатной температуре полимеры действуют как газ, наталкивающийся о большие частицы и оказывающий давление, которое спрессовывает их, как только расстояние между частицами слишком мало, чтобы допустить полимер. На самом деле коллоиды формируют кристалл, используя этот процесс, известный как взаимодействие истощения – привлекательная энтропическая сила, которая является динамическим, которое следует из увеличения случайного движения полимеров и диапазона пространства, которое у них есть свобода исследовать.
Как обычно, кристаллы тают на нагревании, но, неожиданно, при нагревании далее они повторно укрепляются. Новое тело – подобное Желе вещество с полимерами, придерживающимися коллоидов и склеивающими их. Это тело намного более мягкое, более гибкое и более открытое, чем кристалл.
Этот результат, исследователи наблюдают, отражает enthalpic привлекательность – клейкая энергия, произведенная более высокими температурами и стимулирующий сцепляющийся между частицами. В отличие от этого, при температурах среднего уровня, условия были слишком теплыми, чтобы приспособить энтропическую силу, все же слишком прохладную, чтобы вызвать enthalpic привлекательность.
Лэнг, теперь старший научный сотрудник в ExxonMobil, замечает, что у открытия может быть потенциал в 3D печати. В настоящее время эта технология может создать 3D структуры из двумерных слоев.
Однако получающиеся структуры относительно элементарные по своей природе. Увеличивая, как частицами управляют на микроскопическом уровне, эти машины могли начать создавать объекты, которые более подробны, и реалистичны, чем в настоящее время возможно.
Эта работа поддержана частично Программой (DMR-0820341) Национального научного фонда MRSEC, НАСА (NNX08AK04G) и Министерство энергетики (DE-SC0007991).