Ein Forschungsteam am MIT hat einen Weg gefunden, die Welt zu machenam stärksten Material Graphen noch stärker.
„Nachdem wir diese 3D-Strukturen erstellt hatten, wollten wir sehen, wo die Grenzen liegen – welches das stärkste Material ist, das wir produzieren können“, sagte Zhao Qin, CEE-Forscher und Co-Autor der Studie. „Eine unserer Proben hat fünf Prozent der Dichte von Stahl, aber die 10-fache Festigkeit.“
Graphen ist eine dünne Schicht aus reiner Kohlenstoff. Es besteht aus einer einzigen Schicht dicht gepackter Kohlenstoffatome, die in zwei Dimensionen angeordnet sind. Die Atome sind in einer hexagonalen Wabenkonfiguration miteinander verbunden, die Graphen seine Stärke verleiht. Mit seiner zweidimensionalen Form ist Graphen das stärkste Material, das entdeckt wurdeDatum. Im Vergleich ist es zehnmal Stärker als Stahl mit nur 5 Prozent seiner Dichte. Bis vor kurzem gelang es den Forschern jedoch nicht, diese zweidimensionale Festigkeit in ein dreidimensionales Wertprodukt umzuwandeln.
Das Team, angeführt von Markus Bühler, der Leiter des Department of Civil and Environmental Engineering CEE des MIT, konnte Graphen durch Komprimieren und Verschmelzen zu einer dreidimensionalen schwammartigen Konfiguration noch weiter verstärken. Bei der Herstellung wurde eine Kombination aus Hitze und Druck verwendetProzess.
Schauen Sie sich das Video unten an, um zu sehen, wie stark das neue Material ist.
Geometrische Konfiguration
Laut MITBericht:
"Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass der entscheidende Aspekt der neuen 3-D-Formen mehr mit ihrer ungewöhnlichen geometrischen Konfiguration als mit dem Material selbst zu tun hat, was darauf hindeutet, dass ähnlich starke, leichte Materialien aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden könntenErstellen ähnlicher geometrischer Merkmale."
Das dreidimensionale Graphen weist Ähnlichkeiten mit bestimmten Korallen und mikroskopischen Kreaturen wie Kieselalgen auf. Beide haben ein massives Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Sie sind jedoch aufgrund ihrer porösen Struktur extrem leicht.
"Sie können das Material selbst durch alles ersetzen", sagte Markus J. Buehler, Materialwissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology MIT, in einer Erklärung. "Die Geometrie ist der dominierende Faktor. Sie hat das Potenzial,auf viele Dinge übertragen."
Zukünftige Anwendung von Graphen
Graphen weist ein unbegrenztes Potenzial für zukünftige Anwendungen auf. Es kann die Kapazität und Ladezeit von Batterien erhöhen, indem es erzeugtUltraschnelllade-Superkondensatoren. Es erhöht auch die Lebensdauer von Batterien, die letztendlich Batterien schaffen, die ewig halten. Dies ist möglich, da Graphene in der Lage istladen große Energiemengen ohne Verringerung der Speicherkapazität zwischen den Ladungen; das ist bei Silikon der Fall. Dies wird Elektrofahrzeuge letztendlich zu einer gefragteren Transportlösung machen und Elektronen ermöglichen, sich in Sekunden aufzuladen.
Darüber hinaus kann Graphen zur Verbesserung der wirksam sein.Entsalzungsprozess das gelöste Salze und andere Mineralien aus dem Wasser trennt. Dieser Prozess kann mit einem Filtermaterial aus einer dünnen Graphenschicht namens erfolgen.Perforen.
[Ausgewählte Bildquelle: Massachusetts Institute of Technology MIT]
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Geschrieben von Terry Berman