Многофункциональный наноматериал разработали ученые Питтсбурга
Новый класс многофункциональных наноматериалов разработали в университете Питтсбурга, 16 апреля сообщает журнал Nano Energy.
Эти материалы обладают как свойствами чувствительной среды, так и свойствами наногенератора. Так называемый «самосознающий метаматериал» генерирует свою собственную энергию и может использоваться для широкого спектра приложений зондирования и мониторинга.
Наиболее инновационным аспектом работы является ее масштабируемость: один и тот же материал работает как на наноуровне, так и на мегауровне.
«Нет никаких сомнений в том, что материалы следующего поколения должны быть многофункциональными, адаптивными и настраиваемыми. Вы не можете достичь этих функций только с помощью натуральных материалов — вам нужны гибридные или композитные системы материалов, в которых каждый составляющий слой обладает своей собственной функциональностью», — сказал Амир Алави, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии и биоинженерии, возглавляющий лабораторию iSmart.
Материал сконструирован таким образом, что под давлением между его проводящим и диэлектрическим слоями происходит контактная электризация. При этом создается электрический заряд, который передает информацию о состоянии материала.
Кроме того, он естественным образом наследует особенные механические свойства метаматериалов, такие как отрицательная сжимаемость и сверхвысокая устойчивость к деформации. Мощность, генерируемая встроенным механизмом трибоэлектрического наногенератора, устраняет необходимость в отдельном источнике питания: такие материальные системы могут вырабатывать сотни ватт мощности в макромасштабах.
Исследователи создали несколько прототипов для различных применений в гражданской, аэрокосмической и биомедицинской инженерии.
Сердечный стенд, изготовленный из такого материала, может использоваться для мониторинга кровотока и выявления признаков рестеноза или повторного сужения артерии.
Та же конструкция была также использована в макромасштабе для создания мостовой механически перестраиваемой балки, в которой заложена способность самостоятельно отслеживать наличие дефектов в конструкции.
