测试材料力学性能的超快新方法

这项工作可能从根本上改变工程师寻找新材料的方式,亚博网站下载麻省理工学院研究人员开发了一种方法,可以在几天内测试近600种不同材料的力学性能,而传统技术需要数周时间才能完成这项任务。亚博网站下载

新过程可能导致更快的牙科植入物的识别,这些植入物不会破裂,坦克铠装,坦克铠装,这些材料更耐导弹,以及依赖于刚度和韧性等机械性能的其他材料。亚博网站下载

诀窍?该团队由助理领导克里斯蒂恩J.Van Vliet材料科学与工程系,小型化该过程。亚博网站下载亚博老虎机网登录

Van Vliet, MSE研究生Catherine A. Tweedie,化学工程系助理研究员Daniel G. Anderson和研究所教授Robert Langer在《先进材料》11月刊的封面故事中描述了这项工作。亚博网站下载

2004年,安德森、兰格和一名同事报告称,他们使用机器人技术在一个只有25毫米宽、75毫米长的玻璃载玻片上沉积了1700多个点的生物材料(大约有500种不同的材料一式三份)。亚博网站下载20个这样的载玻片,或微阵列,可以在一天内完成。

然后使用阵列确定哪种材料最有利于人胚胎干细胞的生长和分化。亚博网站下载

输入范·vliet,其实验室研究了表面的机械性能如何影响在该表面上生长的细胞。奇怪的是Langer团队是否探讨了生物材料的机械性能,她联系了介绍了她的Langer。亚博网站下载

并且作为孤立的问题开始是与更广泛的影响的合作。

研究人员共同表明,通过将阵列和纳米压痕结合起来,每一种生物材料的机械性能确实可以被快速确定,而纳米压痕是Van Vliet工作的关键技术。

在纳米indentation中,将较硬的小探针压入更柔证的材料中,深度比人发的直径小多倍。通过测量施加的力以及探针如何穿透材料,科学家可以了解材料的机械性能。

凡·弗利特说:“丹制造的物质斑点的直径大约是人类头发的三倍,这种尺寸非常适合纳米压痕。”因此,该团队创造了大约600种独特聚合物的新阵列。“每个点都是两种不同单体的组合,或者说是构建模块,所以我们可以绘制出每个单体的百分比对材料性能的影响,”Van Vliet说。在24小时内,Tweedie使用纳米压入器就得到了这些数据。

该团队在先进的材料中,使用传统技术将涉及“散装材料合成,分批样品制备和个体样品测试”的传统技术,涉及许多亚博网站下载材料进行分析。此外,安德森解释说,当科学家们考虑了材料的完美特性应该是什么时,已经亚博网站下载发现了许多材料,然后邀请它。“但这可能需要很多时间,”他说。

输入组合库。安德森说:“与其试图制造完美的材料,不如让我们以尽可能小的规模制造数以千计的材亚博网站下载料,看看我们能否找到一些具有意想不到或有趣特性的材料。”

Tweedie注意到即使在这个第一个“原则上的证据”实验中也有一些惊喜。例如,她说,“某些聚合物的刚度依赖于所用的单体的组合(多少A和B)而不是每种单体的结构,具有一定的组合导致非常柔顺的聚合物。这些非常大,可以在组合的子集中进一步优化机械性能的意外变化。“

描述了带来这些结果的合作,范·vliet得出结论:“它真的是以我们在做什么的不同方式思考。”

这项工作由美国国立卫生研究院、美国陆军研究办公室通过麻省理工学院的士兵纳米技术研究所和国防科学与工程研究生奖学金项目提供资金。亚博老虎机网登录

http://web.mit.edu/

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