Напечатанный на 3D принтере графен оказался прочнее стали в десять раз

Напечатанный на 3D принтере графен оказался прочнее стали в десять раз

Уже было достаточно много написано по поводу того, что графен спасёт мир, благодаря своим уникальным свойствам и перспективам широкого применения в различных областях. Но на самом деле возможностей увидеть в натуральную величину доказательства того, как и почему шестиугольные решетки настолько прочные, было немного. Исследователям Массачусетского технологического института это удалось. Они получили в недавних экспериментах графен, который оказался на 5 процентов плотнее и в десять раз прочнее металла, показав, что это возможно, даже когда размеры куска композита больше обычного листа бумаги.

Используя высокоточную компьютерную модель, учёные напечатали на 3D принтере двухатомные кубы в виде материала с губчатой структурой, а затем подвергли их испытаниям на сжатие. В таких тестах форма играет невероятно важную роль. Сам куб выглядит как губка пурпурного цвета. Его пористая структура говорит о наличии поверхности с большой площадью, а это повышает прочность при сохранении малого веса.

Пожалуй, наиболее интересным является то, что различные кубики реагировали неожиданно по-разному. Например, куб с более толстыми стенками и складками оказался менее устойчивым к разрушению, когда прикладывалось большее давление. В отличие от кубов с более тонкой структурой, которые разрушались постепенно, сохраняя свою форму почти до конца, этот разрушался мгновенно, как при взрыве.

Учёные говорят, что это происходит потому, что более тонкие стенки деформируются постепенно, в то время как более толстые накапливают энергию деформации, которая потом приводит к мгновенному схлопыванию. Это говорит о том, что для обеспечения прочности, помимо структуры материала, важна его форма.

«Можно заменить материал каким-то другим, — говорит  один из специалистов МТИ. — Доминирующим фактором является геометрия».

Где это можно применить? Можно покрыть полимер или частицы металла графеном и затем после термосилового закрепления убрать базовый материал. В результате остаётся лёгкая и суперпрочная графеновая структура. Исследователи считают, что такой материал можно использовать в строительстве бетонных мостов, в системах фильтрации воды или в оборудовании для химической обработки.