Foto: © nanomanpro / Dollar Photo Club

Porézní 3D grafen – ultrapevné nadýchané nic

Na MITu připravili z grafenu jakési lešení, které má v tahu i tlaku 10krát větší pevnost než ocel. Specifická 3D struktura, vznikající stlačením a fúzí grafenových vloček, přitom dosahuje jen 5 % hustoty ocele.
V minulosti podobné pokusy nepřinášely očekávané výsledky a připravené 3D struktury grafenu nebyly zdaleka tak pevné, jak vědci očekávali. Na MITu nyní modelovali vlastnosti až na úroveň jednotlivých atomů a docílili prý toho, že výsledky simulace odpovídaly realitě – tedy testování mechanické odolnosti finálního produktu.
Stlačováním jednotlivých vloček grafenu za zvýšené teploty a tlaku vede ke strukturám, které se mají podobat např. mořských houbám, některým korálům nebo mikroskopickým křemičitým schránkám rozsivek. Jde málem o prázdný prostor, každopádně vzhledem k objemu mají tyto struktury obrovský povrch. Výsledek si lze představit i jako analogii toho, co se dá dělat s obyčejným papírem; list papíru dokážeme sice snadno ohýbat i trhat, ale proti tahu ve „své“ (vodorovné) rovině je odolný. Pokud papír budeme různě skládat a smotávat do trubiček, spirál a dalších útvarů, můžeme docílit podobné pevnosti ve všech směrech.
Samotná výroba grafenových 3D struktur vyžaduje speciální 3D tiskárnu s vysokým rozlišením. Jinak to skoro nejde, protože toto pletivo připomíná málem fraktál. Efektivnější výroba by mohla vycházet třeba ze šablony z kovů či polymerů, na ni by se pak grafen ukládal depozicí uhlíkových par. Matrice by se pak chemicky či fyzikálně odstranila (rozpuštění apod.).
Autoři výzkumu nicméně nepotvrdili jednu z dříve navržených aplikací grafenu. Podle tohoto nápadu by nadýchané 3D grafenové struktury mohly být tak lehké, že by měly menší hustotu než vzduch a daly by se použít jako náplň balónů. Podle výsledků z MITu to ale nevychází, protože taková struktura by nevydržela tlak okolního vzduchu.
Markus Buehler a jeho tým v časopisu Science Advances upozorňují navíc na to, že za pevností jejich materiálu stojí více geometrie než konkrétní látka; z tohoto důvodu by podobné vlastnosti měly mít i struktury z jiných materiálů a určitě se zde otevírá velký prostor pro další výzkumy. Lze zkoušet takto používat kovy, polovodiče i polymery, a ladit tak vlastnosti ultrapevného materiálu z hlediska průhlednosti i elektrické či tepelné vodivosti. Např. speciálně porézní beton by mohl být stejně pevný či ještě pevnější jako klasický beton zcela vyplňující prostor, navíc by byl lehčí a díky kapsám vzduchu ve struktuře lépe tepelně izoloval. Nabízí se také využití pórovitých struktur jako filtračních apod. materiálů, ať už jde o čištění vody nebo chemické výroby.

Zdroj: Phys.org

Pavel Eisner o češtině: Klekánice, makovice, tchyně a tchoř

Během prázdninových měsíců trochu lehčí téma: co si překladatel a lingvista Pavel Eisner (známý asi …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close