Волокна из полимеров резким скачком увеличивают свою прочность, если их диаметр становится ниже определённой величины. Специалисты из израильского технологического института Technion нашли объяснение этому феномену.
Эйял Зуссман (Eyal Zussman) и Олег Гендельман (Oleg Gendelman) объясняют, что полимерные нановолокна состоят из хаотично связанных цепочек, звеньями в которых являются макромолекулы. В процессе формирования волокна они не могут все выстроиться одинаковым образом, и потому формируют последовательный ряд областей, в которых макромолекулы ориентированы в том или ином направлении.
Исследователи вычислили размер этих областей и оказалось, что он равен критическому диаметру волокна, при котором резко меняются его механические свойства. Для нейлоновых волокон такой диаметр, к примеру, оказался равным 500 нанометрам.
«Когда диаметр волокна превышает размер этих областей, макромолекулы могут перемещаться друг относительно друга, — говорит Зуссман. — Но когда диаметр волокна становится меньшим, эти области ориентации получаются ограниченными, и макромолекулы уже не могут легко перемещаться. Таким образом, они становятся прикреплёнными одна к другой как автомобили в пробке».
Хотя израильские учёные сосредоточили своё внимание на определённом типе нановолокон, они утверждают, что их идея поможет понять физические свойства широкого диапазона наноструктур. Практически же это может привести к появлению, к примеру, более лёгких и прочных бронежилетов.
Читайте про промышленную наноткань и бумагу из нановолокна.
