Onderzoekers maken ijzersterk plastic met nanotechnologie

Nanotubes zijn bijzonder sterk, maar alleen op nanoschaal. Amerikaanse onderzoekers hebben nu een methode ontwikkeld om de schaal van toepassingen radicaal te vergroten. Ze hebben daarbij goed naar schelpdieren gekeken.

Professor Nicholas Kotov van de universiteit van Michigan claimt dat hij een materiaal heeft gefabriceerd dat even sterk is als plaatstaal, maar even dun als cellofaan. Bovendien is de stof doorzichtig, en er zijn dan ook legio toepassingen denkbaar. Kotov verwacht zelf het meeste van micro-electromechanica. Daarnaast wordt er onder meer gewerkt aan biosensoren, rfid-schakelingen en afsluiters. Verder zijn er Inmiddels contracten met leger en luchtmacht van de Verenigde Staten, die ultradunne kogelvrije vesten en superlichte vliegtuigvleugels van de stof willen maken. Voor commerciële toepassingen heeft Kotov een particulier bedrijf opgericht.

Het probleem bij het gebruik van nanomateriaal op menselijke schaal is het vinden van een geschikte 'drager'. Als nanotubes bijvoorbeeld aan een rooster van organische polymeren worden gekoppeld, breken de verbindingen tussen nanotubes en polymeren als er kracht op de resulterende stof werd uitgeoefend. Daarom werd er naar oesters gekeken: die bouwen hun schelpen ook van organische polymeren, waarin calciumcarbonaat ingekapseld wordt.

Om een stabiele en vooral sterke verbinding te produceren, lijmen oesters superdunne laagjes koolstof op de polymeren. Dit 'metselwerk' is nu door het onderzoeksteam van Kotov gereproduceerd. In plaats van koolstofnanotubes werd er voor een fylosilicaat - een soort klei - gekozen, dat wel sterk maar ook bros is. Door honderden dunne laagjes van dit materiaal met polyvinylalcohol te verlijmen ontstond er een stof die volgens de onderzoekers nog het meest op een flexibel soort diamant lijkt.

Reacties (73)

[Aham brahmasmi]

Off-topic:

Sterker nog.. glas is ieen vloeistof! Welliswaar een ontzettend zwaar en traag. Maar dat is de grote reden waarom in oude gebouwen de ramen onderaan zo dik zijn gewordne

Volgens mij is dit een mythe, dat glas een visceuze vloeistof zou zijn. Heb eens gelezen (ik geef toe, wikipedia) dat grote glasplaten zoals vensterglas gemaakt worden door het op de e.o.a. manier te slingeren, en daardoor zou het aan een kant wat dikker kunnen zijn dan de andere. Er werd iig gezegd dat er ook zulke oude ramen zijn gevonden waarbij de bovenkant dikker is.

Edit: even nagelezen en het klopt: glas is een amorfe vaste stof.

Zie hier http://en.wikipedia.org/w...ehaviour_of_antique_glass
en de bovenstaande alinea

[Reactie gewijzigd door Aham brahmasmi op 23 juli 2024 01:54]

[Sibylle]

geloof niet alles op wikipedia. Stuur liever een mailtje naar drie profesoren scheikunde aan verschillende universiteiten. Of naar Shell onderzoek ofzo.

Wikipedia is vaak geschreven door een enkele (of klein groepje) van experts. Terwijl experts vaak van mening verschillen over dit soort onderwerpen.

Ik ben ervan overtuigd dat iemand mij zowel het een als het ander erg aannemelijk kan maken (vanuit mijn studie, natuurkunde, gezien).

[Verwijderd]

Als ik dit T.net bericht koppel aan het T.net artikel over de cuberbugs van DARPA ...

[Intrique]

Kogelbestendige glazen zonder barsten als er op wordt geschoten komt er een stuk dichterbij.

[FRidh]

al zou je kogels gebruiken met een uraniumpunt dan zouden deze toch door de huidige kogelbestendige glazen gaan.

Overigens is dit natuurlijk allemaal nog afhankelijk van de impuls van de kogel, en de dikte en stevigheid van het glas.

[- peter -]

Tot er natuurlijk kogels worden gemaakt van nanotech materiaal. Zul je zien, die gaan dwars door de huidige kogelvrije materialen heen.

[Postman]

Wat is de schade die een nanotech kogel aanricht dan? Tenzij die zichzelf in een gigantische hoeveelheid over het lichaam verspreid zal de schade relatief klein zijn.

Immers: een nanokogel is niet groter dan een nanometer. En 1 kogel zal dus ook hooguit 1 of 2 cellen beschadigen, afhankelijk van de snelheid misschien zelfs 3 of 4. Daarna is de kinetische energie allang verloren gegaan.

Het is toch ook zo dat hoe groter de kogel, hoe meer schade er word aangericht?

Ik zie wel meer een toepassing in het 'oplossen' van de chemische verbindingen in dit soort body-armor. Een kogel kan dus een sterk oplosmiddel voor plastics bij zich dragen en dit eerst door het vest heenschieten. Vervolgens kan de kogel zelf zich alsnog het lichaam binnendringen.

[ocdaan]

Ik denk dat Peturr bedoelt dat een kogel word gemaakt ter grootte van een huidige kogel enkel met nano-tech materiaal.... toch Peturr??

Maar zoals postman al correct aangeeft is de kinetische energie vele malen belangrijker, je wilt dus een zwaar materiaal, geen sterk materiaal, tenmiste, het eerste is belangrijker, ok, een combinatie van beide is natuurlijk nog beter...

[martijnvanegdom]

Kinetische energie.. 1/2 * M * V^2 (M is de Massa en V is de snelheid) Als je een kogel van nanomateriaal zou kunnen maken die 3x zo licht is, maar daardoor 2 zo hard kan worden weggeschoten zonder dat het object zelf desintergreerd dan is dat absoluut een keuze...

[Sibylle]

maar dan heb je wel veel meer last van weerstand in de lucht. De kogel wordt makkelijker van snelheid veranderd in de verticale richting (ten gevolge van turbulentie).

beetje toelichting, want anders is het wat vaag: De massa van de kogel bepaald hoeveel de kogel reageert op krachten. De verticale snelheid wordt beinvloed door turbulentie en zwaartekracht etc. Die efecten worden dus groter.

[Reactie gewijzigd door Sibylle op 23 juli 2024 01:54]

[SubSpace]

Uhm, dus een kogel die lichter is wordt meer beïnvloed door de zwaartekracht?
Wat betreft luchtturbulentie heb je gelijk, maar bij die zwaartekracht maak je toch een denkfoutje

[amiganut]

Misschien ben ik dan geen geleerde ofzo maar Sibylle heeft wel degelijk gelijk. De massatraagheid van de kogel word minder en zal sneller reageren op welke kracht dan ook. zwaatrekracht trekt overigens overal even hard aan. Het is dus meer dat een lichte kogel sneller last zou hebben van zwaarte kracht dan dat een lichtere kogel meer last zou hebben van zwaartekracht.

[Verwijderd]

Ik denk dat Peturrr bedoelt; een kogel gemaakt UIT nanomateriaal en niet op nanoschaal:p

En grootte heeft niet altijd veel te maken met de hoeveelheid schade, het hangt meer af van de aard van het materiaal en de snelheid. Tungsten en verarmd uranium zijn bijvoorbeeld stukken effectiever tegen tanks dan FMJ-rounds (full metal jackets)

[Verwijderd]

Tungsten wordt in het Nederlands ook wel wolfraam genoemd:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Wolfraam

De projectielen waar jij het over hebt maken dus gebruik van wolfraamcarbide, een materiaal met hoog soortelijk gewicht en toch sterk genoeg om niet veel te vervormen bij het penetreren van bepantsering. Er is mij geen pantserdoorborende munitie bekend die gebruik maar van een FMJ, dat is vooral iets waar patronen van een veel kleiner kaliber mee voorzien zijn, en die worden voornamelijk gebruikt tegen ongepantserde doelen (en dan heb ik het ook over bijvoorbeeld militairen met kogelwerende vesten).

[tuXzero]

Dat hoeft niet. Ook het vest absorbeert energie. Zelf als de kogel niet meegeeft kan het vest alle energie absorberen.

[Verwijderd]

Uit het artikel begrijp ik wel dat het om een extreem licht materiaal gaat. De kracht van kogels licht niet alleen in de hardheid van het materiaal maar ook (misschien zelfs vooral) de massa. Kijk naar loden kogels; dat is een heel zacht materiaal wat toch heel effectief energie weet over te brengen door de grote massa.

Daar zijn natuurlijk wel oplossingen voor, zoals lood inkapselen in dit superharde materiaal, maar dan krijg je weer het probleem dat kogels zich niet kunnen vormen naar de loop van een wapen (naar de trekken en velden, zeg maar de groeven in een loop). Dat zou misschien weer op de lossen zijn door de boel weer in een loden/metalen huls te kapselen, maar het geeft al wel aan dat dit materiaal z'n eigen problemen met zich meebrengt en zulke toepassingen nog enige tijd toekomstmuziek zijn.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 01:54]

[Raymond P]

E=mc². De snelheid van het projectiel zal altijd dubbel zo zwaar wegen als de massa ervan.

Waar je een kogel van nanomateriaal zou maken, en met de zelfde velociteit als de loden kogel af zou schieten zou de loden kogel vele malen meer impact hebben.
Voor het nanoprojectiel zou veel minder kracht nodig zijn om dezelfde snelheid te bereiken.
Dus een nanokogel die met net zo veel kracht als een loden kogel afgevuurd zou worden zou vele malen meer snelheid, en dus; impact hebben.

Al vraag ik me wel af hoe ze een bros oppervlak bestand willen maken tegen luchtweerstand en uiteindelijk hitte oftewijl frictie.(kinetische energie).
Ik denk zelf aan een zeer dun laagje aramide over het nanomateriaal.

[Verwijderd]

E=mc². De snelheid van het projectiel zal altijd dubbel zo zwaar wegen als de massa ervan.

Ik weet wel wat je bedoelt maar wat je er neerzet is natuurlijk 100% onzin. Heb je uberhaupt wel een idee wat de formule betekend die je hier gebruikt ?

En ondanks dat er niets van klopt krijg je ook nog niet eens een slechte beoordeling.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 01:54]

[Raymond P]

Blijkbaar snap ik 'm beter dan dat jij doet.

Maar als je denkt dat ik verkeerd zit, wil je dat dan beargumenteren.

[g4wx3]

je bedoelt:
Ekinetisch = mv²/2

Jij hebt het over de absolute energie die iedere massa (atoom) in zich draagt.

Als je massa omzet naar energie, heb je geen massa meer!

Jou formule vind zijn weg bij een atoombom, waar een heel kleine maasa word omgezet in heel veel energie (massa van enkele neutronen )

De energie van een kogel is kinetisch (beweging)

[Jan_V]

*stelt z'n bestelling voor nieuw ramen & kozijnen even uit*

Zometeen iedereen z'n auto en huis kogelwerend. Wel fijn om te weten dat alleen headshots nog effectief zullen zijn.

[tntkiller]

ik zou me huis/auto toch niet echt van dat materiaal beveiligen

je zou maar brand krijgen en eruit willen en de enige weg is door het raam in te slaan.

of je raakt te water met je auto dan zal het lastig zijn om dat in te slaan.

[WPN]

je zou nog wel een paar ruiten van je auto kunnen beveiligen....
zoals je voorruit (grootste oppervlak waar ze doorheen kunnen schieten) voor steenslag..... en je gehele body: nooit meer krassen op je lak

ik zie de toepassing op ramen nog wel in flatgebouwen/wolkenkrabbers waar de ramen niet kapot mogen gaan door stoten...

[Verwijderd]

dat ligt er maar net aan waar je mee schiet. Kogels met een dunne punt brengen enorm veel energie over op een klein oppervlak waardoor de temperatuur erg hoog wordt. Dus niet alleen sterkte is belangrijk maar ook behoud van sterkte bij hoge temperatuur. En dan een holle lading erin... Het blijft toch altijd een wapenwedloop.

[misfire]

Ik vind het wel grappig dat met al dit nano megatechnisch onderzoek uiteindelijk de oplossing gevonden wordt bij hoe een oester het doet. Blijkt toch weer dat de natuur helemaal niet zo dom is...

[tser]

T'is natuurlijk eigenlijk een russische onderzoeker... http://www.engin.umich.edu/dept/cheme/people/kotov.html

[Leftblank]

Ongegronde opmerking; wellicht kan dmv dit materiaal juist een hoop kunststof vervangen worden door een dunnere laag, of is er 'n hele zooi minder energie nodig om aluminium te fabriceren. Oftewel, kun je niks over zeggen.

[Verwijderd]

Ik dacht het tegenovergestelde Ik begrijp eruit dat ze een plastic-achtig materiaal gemaakt hebben waar dus geen olie meer voor nodig is of heb ik het nou verkeerd begrepen?

[Verwijderd]

Dit klinkt wel heel bizar... Maar is soort glas?? (plastic)

Leuke vliegtuigen krijg je dan...

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 01:54]

[Verwijderd]

er is een groot verschil tussen glas en plastic, ik geloof dat glas uit gesmolten zand wordt gemaakt, plastic is een kunstof die uit bepaalde bestandsdelen van olie wordt gemaakt.

Plastic kan diversen eigenschappen hebben die glas niet heeft, flexibiliteit bijvoorbeeld.

[martijnvanegdom]

Sterker nog.. glas is ieen vloeistof! Welliswaar een ontzettend zwaar en traag. Maar dat is de grote reden waarom in oude gebouwen de ramen onderaan zo dik zijn gewordne

[Duesenberg J]

nou, vloeistof...

Het is meer dat glas bij hele lage druk gedurende lange tijd blijvend vervormt zonder te breken.

Zoek in google maar eens op "ductile deformation" en "brittle deformation"
Dan ontdek je dat rots ook kan buigen. Sterker nog: de hele aardmantel is vast, maar vloeit toch.

[Ravek]

Glas is geen vloeistof, het is een niet-kristallijne vaste stof ... wat toepasselijk ook wel een glas wordt genoemd.

[Sibylle]

nee, het is wel degelijk een vloeistof, tenminste uitgaande van de definitie die ik ken.
Is vorige maand nog even langsgekomen op college Statistische Fysica.

Maarjah, ik kan me voorstellen dat vanwege het gigantische verschil in tijdschalen (ten opzichte van water ofzo). Je het en vaste stof wilt noemen.

Maar feit blijft dat als je glas een miljard jaar de tijd geeft, het gedrag gewoon lijkt op dat van water (alleen dan langzaamer).


edit:
ik lees net wikipedia. Nou is dat wel aardig. Maar de professoren op de TU/e hebben ook wel wat credit bij mij. Ik zal het eens navragen een keer.

[Reactie gewijzigd door Sibylle op 23 juli 2024 01:54]

[H3CCH2OH]

De definitie wat een vaste stof en wat een vloeistof is eigenlijk niet belangrijk.

Waar het hier om gaat is het Deborah getal. Dit is een dimensieloos getal. Dit geeft aan hoe snel een materiaal kan reageren op een proces. De naam komt uit Deborah in het boek Richteren uit de Bijbel: "The mountains flow in the eyes of the Lord." (of zoiets). Hoe lager het Deborah getal, hoe vloeibaarder het materiaal.

Het betekent dus, dat als je maar lang genoeg wacht, alles vloeit. Dat geldt dus voor glas, staal, en zelfs dus bergen (God heeft alle tijd).
Overigens verklaart dit getal ook, waarom water keihard is, als je er met een flinke vaart op terecht komt: het water kan niet snel genoeg vloeien in de tijdsduur van het neerkomen.

Ik mag trouwens hopen dat zoiets aanbod komt tijdens een college Statistische Fysica op een technische universiteit.

[Verwijderd]

http://math.ucr.edu/home/.../General/Glass/glass.html

[Verwijderd]

dat werd inderdaad vroeger aangenomen en zo onderwezen, maar dat is het niet.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Glas
(staat een appart stukje over in)

[YopY]

Glas kan heus wel flexibel zijn hoor .

[Biinjo]

Hij bedoelde Flexiglas

[C00P]

Alles is elastisch ! Glas in mindere mate maar toch elastisch.

[Verwijderd]

gewoon hard glas verkeert zelfs permanente in vloeibare vorm!

[gp500]

Ik hoop dat ze lekker lange draden kunnen maken.
Normale koolstof draden zouden niet kunnen voor een ruimtelift.

Dit zou mss wel een weg richting een oplossing kunnen zijn.

[link0007]

Handig voor brillen!

En hoe zit het met zuren ed? Moet nog wel meer kunnen dan sterk zijn

[LouisXV]

Waarschijnlijk van dit artikel gehaald? Ben benieuwd hoeveel een stukje van dat spul mag gaan kosten.

[pinlaser]

In de intro wordt gezegd dat de schaal van het gebruik van nanotubes is vergroot; als je het artikel verder leest staat er dat die juist niet gebruikt worden voor het nieuwe supersterke materiaal maar fylosilicaat... Foute intro dus.