Er is al heel wat geschreven over het feit dat grafeen de wereld zal redden, vanwege zijn unieke eigenschappen en vooruitzichten voor wijdverbreid gebruik op verschillende gebieden. Maar in werkelijkheid was er weinig gelegenheid om levensgroot bewijs te zien van hoe en waarom zeshoekige roosters zo sterk zijn. Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology zijn geslaagd. Ze verkregen grafeen in recente experimenten, dat 5 procent dichter en tien keer sterker bleek te zijn dan metaal, wat aantoont dat dit zelfs mogelijk is als een stuk composiet groter is dan een gewoon vel papier.
Met behulp van een uiterst nauwkeurig computermodel hebben de wetenschappers de kubussen van twee atomen in 3D geprint als een sponsachtig materiaal en vervolgens onderworpen aan compressietests. Bij deze tests speelt vorm een ongelooflijk belangrijke rol. De kubus zelf ziet eruit als een paarse spons. De poreuze structuur duidt op een groot oppervlak, waardoor de sterkte toeneemt bij een laag gewicht.
Het meest interessante is misschien wel dat de verschillende kubussen op onverwacht verschillende manieren reageerden. Zo bleek een kubus met dikkere wanden en plooien minder bestand te zijn tegen instorten als er meer druk werd uitgeoefend. In tegenstelling tot kubussen met een dunnere structuur, die geleidelijk instortten en hun vorm bijna tot het einde behielden, stortte deze onmiddellijk in, zoals bij een explosie.
Wetenschappers zeggen dat dit komt doordat de dunnere wanden geleidelijk vervormen, terwijl de dikkere wanden vervormingsenergie accumuleren, wat vervolgens leidt tot een onmiddellijke ineenstorting. Dit suggereert dat naast de structuur van het materiaal, de vorm belangrijk is om sterkte te garanderen.
“Je kunt het materiaal vervangen door iets anders”, zegt een van de MIT-specialisten. "Geometrie is de dominante factor."
Waar kan het worden aangebracht? U kunt de polymeer- of metaaldeeltjes coaten met grafeen en vervolgens het basismateriaal verwijderen na thermo-force uitharding. Hierdoor blijft een lichte en supersterke grafeenstructuur over. De onderzoekers denken dat het materiaal kan worden gebruikt in de constructie van betonnen bruggen, in waterfiltratiesystemen of in chemische behandelingsapparatuur.
Sergey Lukavsky