Das Material Graphen ist eine zweidimensionale Modifikation des Kohlenstoffs von der Dicke eines atoms mit hexagonalen Kristallgitter Art. Wissenschaftler sind sehr interessiert an diesem Material, weil es hat eine Reihe von Eigenschaften, die ihn vielseitig und praktisch anwendbaren geschehen in allen Bereichen der Produktion. Und noch dieses Material theoretisch gilt als die dauerhafteste Substanz in der Welt.
Materialwissenschaftler der Universität Rice in Houston (USA) haben einen Weg gefunden, wie man Graphen deutlich stärker seinem ursprünglichen Zustand. Wie? Durch die in Ihrer Struktur einer Kohlenstoff-нанотрубкам. Die Forscher berichten auch, dass Sie konnten in dreidimensionalen Strukturen auf der Basis von Graphen Maß an Stärke bis 10 mal größer als die ursprüngliche Zahl. Über die Ergebnisse dieser Arbeit die Wissenschaftler teilten in der Fachzeitschrift ACS Nano.
«Wir demonstrierten die Möglichkeit zu wachsen Graphen mit integrierten einwandigen Nanoröhren. Wir nennen diesen Graphen арматурным. Aber im Gegensatz zu dem gleichen Bewehrungsstäben Beton, wo zur Verstärkung der Struktur dienen Stahlstäbe, in арматурном графене wir verwenden Carbon Nanotube», erklärt der Leiter der Studie James Tour, Professor für Werkstoffkunde und наноинженерии von der Rice University.
Trotz seiner Haltbarkeit, ist 100 mal größer als die Festigkeit des Stahls, erklärt Professor Tour, strukturelle defekte in den Gelenken der Kristallgitter, sowie seine Feinheit in der Lage, reduzieren изломостойкость Material. In der Praxis bedeutet dies, dass die Graphen nicht in der Lage zu erreichen Ihre theoretische Maximum der Festigkeit. Doch die Integration in die Struktur der Kohlenstoff-Nanoröhren-Graphen im Prozess der Produktion lässt es zu verstärken und verringern die Wahrscheinlichkeit von Rissen in seinem Kristallgitter.
Selbst die Produktion von Bewehrungsstäben Graphen sieht wie folgt aus. Zuerst Wissenschaftler haben нанонтрубки durch umwickeln um die kupfernen Unterlage einatomigen Schicht von Kohlenstoff, und dann begann die Kultivierung von Graphen erstellt um kohlenstoffnanoröhren durch ein Verfahren Plasma Abscheidung aus der Gasphase.
«Dies führte zur Entstehung der chemischen kovalenten Bindung zwischen графеновым Schicht und einwandigen Nanoröhren», sagt Tour.
Aus praktischer Sicht neue Herstellungsverfahren strukturell verstärkten Graphen Material verleiht keine neuen Eigenschaften, sondern sehr deutlich erhöht die Anwendbarkeit unter realen Bedingungen, da es die eigentliche Leistung meistens nur aus schwachen Gliedern in seiner Struktur.
«Es kommt mit графеном die Dinge, die ursprünglich vorgesehen war, aber nicht möglich, wegen der wahrscheinlichen Fehler», sagt Tour.
In früheren Tests die Wissenschaftler der Rice University haben festgestellt, dass die Zahl der natürlichen изломостойкости normalen Graphen beträgt 4 мегапаскаля. Umsatzsteuer Bewehrungsstäben Graphen im Durchschnitt zeigte изломостойкость auf der Ebene 10,7 мегапаскаля. Wie bereits erwähnt, wird der Unterschied noch deutlicher bei der Verwendung der erstellten auf der Basis von dreidimensionalen Graphen-Strukturen.
Weiter wollen die Forscher darüber nachdenken, wie skalieren Produktionsverfahren, indem Sie Ihre Entdeckung wirklich praktisch und anwendbar in der Praxis.
«Wir Streben eine Skalierbarkeit der Produktion, um eine solche verstärkte Graphen erstellt werden können, in großen Mengen. Es ist wirklich einen Unterschied machen würde, viele Dinge. Genau danach Streben wir», fügte der Tour.
Wissenschaftler haben einen Weg gefunden strukturell zu verstärken Graphen zweimal
Nikolai Hizhnyak