Учени създадоха нов суперматериал, който е по-лек от пластмасата и 10 пъти по-здрав от стоманата, съобщи Livescience.
Проучването е публикувано в списание Science Advances.
Новият суперматериал е съставен от частици графен слети заедно в мрежа като паяжина. Структурата на материала, която изглежда почти сюрреалистично, е почти напълно куха. Плътността му е само 5 % от тази на обикновения графен, заявиха изследователите.
Нещо повече, въпреки че учените са използвали само графен, за да създадат новия материал, "магическите свойства" на веществото зависят от подредбата на атомите му. "Важен е начинът, по който тези атоми се свързват", съобщиха учените.
"Можете да замените самия материал само по себе си с каквото искате", казва Маркъс Бюлер (Markus Buehler), учен от Масачузетския технологичен институт в изявление. "Тук геометрията е доминиращ фактор. Това е материал, който има потенциал да се превръща в много други вещества", добавя ученият.
Графенът е материал, който е съставен от тънки слоеве въглеродни атоми и е най-здравият материал на Земята, поне в 2D проекция. Когато графенът е на листове, които са съставени от плътно свързани атоми, има уникални електрически свойства и огромна здравина. За съжаление, тези свойства не е лесно да се пренесат в 3D форми, които се използват за създаване на различни предмети.
Минали симулации показват, че подреждането на атомите в графена по специфичен начин би могло да подсили здравината по трите координати. "Въпреки това, когато се опитвахме да създадем тези материали в лаборатория, резултатите често са стотици или хиляди пъти по-слаби от очакваното", казаха учените в изявление.
За да се справи с това предизвикателство, екипът решава да стигне до основата му йкато извърши анализ на структурата на атомно ниво. От там учените създадоха математически модел, който може да предскаже точно как да се създадат изключително здрави суперматериали. След това изследователите използват точно определените количества топлина и налягане, за да произведат получените криви преплетени структури, известни като джароиди (gyroids), които за първи път са описани математически от учен на НАСА през 70-те години на миналия век.
Джароид (gyroid). Източник: Wikimedia Commons
"Всъщност да се създадат с помощта на конвенционални методи на производство вероятно е невъзможно", заяви Бюлер.
Здравина на материала идва от огромното съотношение повърхност/обем, обясняват изследователите.
В природата морски създания, като корали и диатомеи, също използват по-голям коефициент на площта си на повърхността към обема, за да постигнат невероятна здравина в малък обем.
Корал. Снимка: Pinterest
"Създавайки тези 3D структури, искахме да стигнем предела - най-здравият възможен материал, който можен да произведем", заяви съавторът на проучването Джао Цин (Zhao Qin) от Масачузетския технологичен институт.
Учените създадоха серия от модели, които след това подлагат на опън и натиск. Най-здравият материал, който изследователите създадоа, бе плътен колкото най-леката найлонова торбичка, но по-здрав от стомана.
Пречка за създаването на тези суперздрави материали е, че индустрията не е способна да ги произведе, заявиха изследователите.
Но има начин материалът да може да се произведе в големи мащаби. Например могат да бъдат използвани шаблони, които да се покриват с графен чрез химическо отлагане на пари, базовият шаблон може да след това да се разложи или отлепи чрез химикали или физически, оставяйки графеновия джароид, обясняват изследователите.
В бъдеще може да правят масивни мостове джароиден материал, който ще бъде ултралек и изолиращ от топлина и студ, заради безбройните въздушни джобове в материала, заявиха изследователите.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари