Губчастий 3D-графен в десять разів міцніший за сталь

Коментувати

Лайкни нас на Facebook

3D-графен міцніший за сталь

credit: Melanie Gonick/MIT


Графен – це неймовірно міцний двовимірний матеріал з унікальними електричними, тепловими, оптичними та хімічними властивостями. На жаль, його атомарна структура робить цей матеріал непридатним для масового застосування в промислових виробах, оскільки у своїй природній формі він складається із двовимірних плоских листів, які мають товщину всього лише одного атома. Але нещодавно з’явилася гарна новина: вчені MIT створили губчасту 3D-версію графену, щільність якого становить всього п’ять відсотків від щільності сталі, але при цьому він у десять разів міцніший за сталь.

Для того щоб зробити графен більш практичним матеріалом, вченим довелося придумати механізм надання йому тривимірної форми. Вони зосередилися на зміні геометричної конфігурації графену, проаналізувавши моделі його поведінки на атомарному рівні. А потім використали отримані дані для створення математичної моделі теоретично можливої ​​конфігурації графену, яка змогла б пройти всі тести на навантаження, розтягування та стиснення. Дослідники виявили, що при стисненні малих лусочок графену, під дією тепла і тиску, вони створюють міцні та стійкі пористі структури, які були схожі на корали і мали величезну площу поверхні по відношенню до об’єму. Ці форми дозволяють двовимірному графену ставати надзвичайно міцним.

Губчастий 3D-графен

credit: Melanie Gonick/MIT

Матеріал на основі графену легший і міцніший за сталь

Після побудови математичної та комп’ютерної моделі геометричної конфігурації графену, вчені використовували 3D-принтер для створення графенових пористих структур, які називаються gyroids. Ці форми потім тестували на міцність, розрив і стиснення. Випробування показали, що новий 3D-графен у 10 разів міцніший за сталь і при цьому має лише 5% від її щільності. Дослідники також виявили, що деякі гіпотетичні конструкції не працюють так, як треба. Наприклад, невеликі графенові кульки літали у повітрі подібно до гелієвих (графен дуже легкий матеріал), але при цьому руйнувалися при нормальному атмосферному тиску.


Вчені говорять, що новий матеріал на основі графену може застосовуватися для створення більш легкого і міцного аналогу бетону, з кращими ізоляційними властивостями. Крім цього, пористі графенові структури можуть бути використані в системах фільтрації води або хімічних відходів. А також для створення нових видів надміцних полімерів і матеріалів, які можуть використовуватися де завгодно – в електроніці, в автомобілебудуванні, космічній техніці і подібне.

Джерело: MIT.


Губчастий 3D-графен в десять разів міцніший за сталь, 10/01/2017, FSHOKE.

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *