Исследователи перешагнули новую границу в области материалов, представив инновационный аморфный материал на основе карбида кремния с предельной текучестью, превышающей показатели кевлара в десять раз.
Этот новый материал не только обладает выдающейся прочностью, но также обнаружен идеально подходящим для виброизоляции электронных чипов, открывая широкие перспективы в области вычислительной техники, технологий зеленой энергетики и биомедицинских устройств высокой производительности.
Последние достижения в нанотехнологиях привели к революции во многих областях, от защитных покрытий до полупроводниковых материалов. Графен и алмаз, хоть и обладают превосходной стойкостью, но ограничены в производстве и высокозатратны. В этом контексте материалы на основе аморфного карбида кремния (a-SiC) становятся все более привлекательными благодаря своей универсальности, механической прочности и легкости в производстве.
Аморфные материалы, в отличие от кристаллических, имеют нерегулярную структуру, что не влияет на их прочность.
«Аморфный карбид кремния свидетельствует о прочности, которая возникает благодаря такой хаотичности,
– поясняет Ричард А. Норте из Делфтского технологического университета (Нидерланды).
Это позволяет адаптироваться к различным условиям и легко производиться с высокой производительностью, а также обеспечивает устойчивость к механическому износу и химической коррозии».
В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, Норте и его коллеги продемонстрировали уникальные механические свойства a-SiC, проводя эксперименты с растягивающими усилиями, превышающими те, которые обычно применяются для материалов, таких как графен. Результаты этих тестов открывают путь к использованию материала в аэрокосмической технике, технологиях обнаружения ДНК, солнечных батареях и квантовых вычислениях.
Новый материал выдерживает растягивающее напряжение в 10 гигапаскалей, что в десять раз превосходит предел текучести кевлара, используемого для пуленепробиваемых жилетов. Это эквивалентно тяге дюжины автомобилей среднего размера и сравнимо с характеристиками алмаза и графена. Также это самая высокая прочность на разрыв, измеренная для наноструктурированного аморфного материала.
Помимо прочности, материал обладает идеальными свойствами для виброизоляции электронных чипов, что делает его перспективным материалом для создания сверхчувствительных датчиков микрочипов. Новая техника нанопроизводства, разработанная исследователями, обеспечивает более высокую производительность и точность при изготовлении взвешенных наноструктур, открывая новые горизонты для технологий микрочиповых датчиков.
«С появлением аморфного карбида кремния мы оказались на пороге исследований микрочипов, полных технологических возможностей, – заключает Ричард А. Норте. – Новый материал не только меняет представление о механической прочности, но и открывает двери к новым горизонтам в области электроники и технологий микрочипов».