Es wurde bereits viel darüber geschrieben, dass Graphen aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Aussichten für eine weit verbreitete Verwendung in verschiedenen Bereichen die Welt retten wird. In Wirklichkeit gab es jedoch kaum Gelegenheit, lebensgroße Beweise dafür zu sehen, wie und warum hexagonale Gitter so stark sind. Forscher am Massachusetts Institute of Technology waren erfolgreich. Sie haben in jüngsten Experimenten Graphen erhalten, das sich als 5 Prozent dichter und zehnmal stärker als Metall herausstellte. Dies zeigt, dass dies auch dann möglich ist, wenn ein Stück Verbundwerkstoff größer als ein normales Blatt Papier ist.
Mithilfe eines hochpräzisen Computermodells druckten die Wissenschaftler die Zwei-Atom-Würfel als schwammiges Material in 3D und unterzog sie anschließend Kompressionstests. Bei diesen Tests spielt die Form eine unglaublich wichtige Rolle. Der Würfel selbst sieht aus wie ein lila Schwamm. Seine poröse Struktur weist auf eine große Oberfläche hin, die die Festigkeit erhöht und gleichzeitig ein geringes Gewicht beibehält.
Am interessantesten war vielleicht, dass die verschiedenen Würfel unerwartet unterschiedlich reagierten. Beispielsweise wurde festgestellt, dass ein Würfel mit dickeren Wänden und Falten weniger widerstandsfähig gegen Zusammenfallen ist, wenn mehr Druck ausgeübt wird. Im Gegensatz zu Würfeln mit einer dünneren Struktur, die allmählich zusammenbrachen und ihre Form fast bis zum Ende beibehielten, brach dieser wie bei einer Explosion sofort zusammen.
Wissenschaftler sagen, dies liegt daran, dass sich die dünneren Wände allmählich verformen, während die dickeren Verformungsenergie ansammeln, was dann zu einem sofortigen Zusammenbruch führt. Dies legt nahe, dass neben der Struktur des Materials seine Form wichtig ist, um die Festigkeit sicherzustellen.
„Sie können das Material durch etwas anderes ersetzen“, sagt einer der MIT-Spezialisten. "Geometrie ist der dominierende Faktor."
Wo kann es angewendet werden? Sie können das Polymer oder die Metallpartikel mit Graphen beschichten und dann das Grundmaterial nach der Thermokrafthärtung entfernen. Dadurch bleibt eine leichte und superstarke Graphenstruktur erhalten. Die Forscher glauben, dass das Material im Betonbrückenbau, in Wasserfiltersystemen oder in chemischen Aufbereitungsanlagen verwendet werden könnte.
Sergey Lukavsky