Materialet grafen är ett tvådimensionellt ändring av kol med en tjocklek av en enda atom med ett kristallgitter av sexkantig form. Forskarna är mycket intresserade av detta material eftersom den har flera egenskaper som gör det praktiskt taget är universella och gäller i alla engagerade produktion. Och ändå, detta material teoretiskt är det mest hållbara ämnet i världen.
De material som forskare vid rice University i Houston (USA) har funnit ett sätt att göra grafen är betydligt starkare än dess ursprungliga tillstånd. Hur? Tack vare att den ingår i strukturen av kolnanorör. Forskarna rapporterade också att de kunnat uppnå i den tre-dimensionella strukturer som bygger på grafen styrka nivåer upp till 10 gånger högre än den ursprungliga siffran. Resultaten av det arbete som gjorts, och forskare har gemensamt i tidskriften ACS Nano.
“Vi har visat förmåga att växa grafen med integrerad nanorör. Vi kallar detta grafen förstärkning. Men i motsats till samma förstärkning av betong, där armeringen struktur använda stål stång, stärka grafen vi använder kolnanorör, förklarar chefen för forskning, James Tur, Professor i materialvetenskap och nano-teknik från rice University.
Trots sin styrka, 100 gånger starkare än stål, säger Professor Tur, strukturella fel i lederna i kristallgitter, och dess subtilitet kan minska samostojnost material. I praktiken innebär detta att grafen inte kan uppnå de teoretiska maximala styrka. Integreringen av kolnanorör i strukturen av grafen i tillverkningsprocessen gör det möjligt att stärka och minska risken för sprickor i sin kristallgitter.
Den faktiska produktionen av den förstärkning av grafen som följer. För det första, forskare har skapat nanotrubki genom att linda substrat runt koppar monatomic lager av kol, och sedan började jordbruk runt grafen kolnanorör som skapats med hjälp av den process av plasma-kemiska nedfall från gasfasen.
“Detta har lett till uppkomsten av kemiska kovalenta bindningar mellan grafenauer lager och nanorör, säger Tour.
Från en praktisk synvinkel är det nya processen för produktion av strukturellt förstärkt grafen inte ge material nya egenskaper, men mycket kraftigt ökar risken för dess tillämpning i den verkliga världen, eftersom dess verkliga effektivitet är ofta begränsad till att svaga länkar i sin struktur.
“Detta har att göra med grafen de saker som det ursprungligen, men det var inte möjligt på grund av den potentiella fel”, säger Tour.
I tidigare undersökningar av forskare vid rice University fann att graden av naturliga samostiynosti av konventionella grafen är 4 MPa. Kolla förstärkning av grafen kom in med en genomsnittlig samostojnost på nivån på 10,7 MPa. Som nämnts ovan, skillnaden blir ännu mer uppenbart när du använder skapas på grundval av tredimensionella grafen strukturer.
Nästa forskarna vill tänka på hur man ska skala produktionsprocessen, gör din öppning riktigt praktiska och tillämpbara i verkliga förhållanden.
“Vi vill uppnå skalbarhet produktion förbättras grafen det var möjligt att skapa i stora volymer. Det kan verkligen förändra en hel del saker. Det är vad vi söker,” extra Runda.
Forskare har hittat ett sätt att strukturellt stärka grafen två gånger
Nikolai Khizhnyak