MIT: 3D-структуры из графена в 10 раз прочнее стали

Экспериментируя с материалами на основе графена, ученые Массачусетского технологического института решили уделить внимание не только составу, но и геометрической форме создаваемых предметов. Попытка взглянуть на вопрос под другим углом оказалась успешной — разработанная трехмерная структура оказалась до 10 раз прочнее стали. На сам материал приходится только 5% занимаемого объема, что делает структуру невероятно легкой.

Скопировано у природы

Прочная конструкция напоминает морские губки и диатомовые водоросли (диатомеи). Они обладают сравнительно большой поверхностью за счет множества пор и канальцев. В MIT создали разные варианты подобных 3D-структур и стали изучать пределы их возможностей в симуляторе. Кроме того, проводились тесты опытных образцов, созданных путем сплавливания хлопьев графена под давлением. Здесь форма является определяющей, и ученые уверены, что аналогичных успехов можно добиться при использовании, к примеру, полимеров или металлов. В видео показано, как толщина материала влияет на характер разрушений под прессом:

Само собой, у технологии есть некоторые ограничения. В теории структуры из тонких нитей графена можно сделать легче воздуха и использовать в качестве замены гелия для воздушных шаров. На практике такие связи не обладают достаточной прочностью. Кроме того, трехмерная конфигурация не очень подходит для строительства автомобилей, зданий или электроники.

И что дальше?

В MIT считают, что 3D-структуры можно масштабировать и использовать, например, при строительстве мостов. Это позволит существенно сократить затраты материала и облегчить конструкцию, обеспечив заданную прочность. Полые материалы также обладают хорошими теплоизоляционными свойствами.

Источник: MIT