Sciencemag.cz
Doporučujeme
Grafen je nejen jedním z nejpevnějších materiálů, ale dokáže také zátěži dlouho odolávat, než se dostaví únava materiálu.
Vrstva grafenu vydrží tlak 100 GPa. Materiály ovšem selžou i při menším než maximálním zatížení, jsou-li mu vystavovány opakovaně, protože jednotlivá drobná poškození struktury se hromadí. Výzkumníci z University of Toronto a Rice University nyní zkusili, jak se v tomto ohledu bude chovat grafen. Na křemíkovém čipu vyleptali asi půl milionu děr o průměru několika mikrometrů a přes ně položili list grafenu. Následně pomocí hrotu AFM (atomic force microscope) mikroskopu působili proti děrám na grafen silou mezi 20–85 % kritické síly, která by již i jednorázově fólii protrhla. I při zatížení 70 % grafen vydržel více než miliardu cyklů, než se list lámal, při nižším zatížení to bylo ještě více (poznámka PH: realizovalo se jako cca 100 000 „vpichů“/s, možná při nižší frekvenci by se materiál regeneroval a vydržel ještě více cyklů?).
Na rozdíl od kovů přitom na grafenu nebyly průběžně patrné žádné deformace ani praskliny. Stále vypadal stejně, až se najednou zlomil. Zajímavé je, že právě toto chování dokázala předpovědět i předběžná počítačová simulace.
Autoři výzkumu současně testovali i oxid grafenu – u něj se únava materiálu dostavovala rychleji a stupeň „opotřebení“ byl také postupně vidět. Zdá se tedy, že za odolnost grafenu může pravidelnost jeho struktury, ony šestiúhelníky, kde je každý atom uhlíku spojen s třemi dalšími.
Předpokládá se, že velká odolnost grafenu proti únavě materiálu by se mohla dát zachovat (nebo ještě zvýšit) i v jeho kompozitech. Takové kompozity se již používají při výrobě sportovního vybavení (tenisové rakety, lyže…), v budoucnu se uplatní např. i v automobilovém a leteckém průmyslu.
Teng Cui et al, Fatigue of graphene, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-019-0586-y
Zdroj: University of Toronto/Phys.org
