Новый трехмерный графен оказался в 10 раз прочнее стали - «Технологии»

О свойствах графена, кажется, уже известно все: он обладает уникальной проводимостью, теплопроводностью, оптическими и химическими свойствами. Теперь ученые Массачусетского технологического института решили добавить двумерной графеновой структуре еще одно измерение. Разработанный ими материал, напоминающий 3D-губку, имеет всего лишь 5 % плотности от стали и при этом прочнее ее в 10 раз.

Как известно, графен состоит из двух плоских слоев в атом толщиной, что позволяет растягивать его в ширину практически до бесконечности. Однако, чтобы превратить графен в строительный материал, пришлось придать ему трехмерную структуру.

Команда ученых MIT сосредоточила внимание не только на самом материале, но и на его геометрической конфигурации. Для этого им пришлось проанализировать поведение графена вплоть до атомного уровня. Полученные данные они использовали для создания соответствующей математической модели, чтобы имитировать механические нагрузки – разрыв и сжатие.

Ученые обнаружили, что при нагреве и определенном давлении чешуйки графена формируют стабильную пористую структуру, напоминающую кораллы с большой площадью поверхности по отношению к объему. При определенном воздействии двумерный графен может принимать различные жесткие формы (подобно листу бумаги) – цилиндра, гофра и т. д., выдерживающие высокие нагрузки.

Используя полученные результаты, были напечатаны 3D-модели высокого разрешения различных конфигураций, показавшие удивительные результаты во время тестов. Как заявляют исследователи, помимо создания трехмерных графеновых структур, технология применима и для других материалов, начиная с полимеров и заканчивая бетоном. Новые материалы обеспечат не только повышенную твердость и малый вес, но и улучшенные теплоизоляционные свойства.