Es klingt wie eine Innovation, die für Superman selbst gemacht wurde. Forscher haben kürzlich ein ultraleichtes Material entwickelt, das beim Auftreffen einer Kugel oder eines anderen Hochgeschwindigkeitsprojektils diamanthart werden kann.
Ein Team von Physikern der City University of New York hat diese neue Kreation in ihrer Forschung detailliert beschrieben, die in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht wurde. Naturnanotechnologie. Das Team schuf Diamin aus geschichteten Graphenschichten, die aushärten und bei einem Treffer nahezu undurchdringlich werden.
"Dies ist der dünnste Film mit der Steifheit und Härte von Diamanten, der jemals hergestellt wurde", sagte die leitende Forscherin Elisa Riedo vom Advanced Science Research Center des Graduate Center, CUNY, in a Aussage.
Graphen wird aus elementarem Kohlenstoff gebildet, wenn nur eine einzige Schicht von Kohlenstoffatomen in einer charakteristischen Wabenstruktur ausgerichtet ist. Einfach ausgedrückt, das CUNY-Team kombinierte zwei Schichten flexiblen Graphens, die jeweils nur ein Atom dick sind. Wenn diese Schichten geformt und vorübergehend sindDurch eine äußere Kraft oder einen Druck wie eine Kugel verformt, reißen die Schichten zusammen und bilden eine völlig neue Struktur mit definitiven und kraftvollen neuen physikalischen Eigenschaften. Es ist auch wichtig zu beachten, dass diese "Superfestigkeit" nur bei zwei Schichten Graphen auftritt -und nicht mehr.
"Früher haben wir beim Testen von Graphit oder einer einzelnen Atomschicht aus Graphen Druck ausgeübt und einen sehr weichen Film gefühlt" sagte Riedo in einer Erklärung, die mit der neuen Studie veröffentlicht wurde. “Als der Graphitfilm jedoch genau zwei Schichten dick war, stellten wir plötzlich fest, dass das unter Druck stehende Material extrem hart und steif oder steifer als Bulk-Diamant wurde. "
Laut Riedo entwickelt das Team noch praktische Anwendungen des Materials. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, wie stabil dieser Prozess sein könnte. Das Team möchte auch den Übergang von Graphit zu Diamant unter anderen Bedingungen sehen.
Auf die Frage, wie lange sie glaubt, dass dieser gesamte Testprozess dauern würde, antwortete Riedo: "Es ist schwer zu sagen, ehrlich. Wir werden Investoren brauchen."
Andere Innovationen auf Graphenbasis
Die Eigenschaften von Graphen scheinen endlos zu sein, und diese Möglichkeiten haben dazu geführt, dass Forscher immer wieder zum Material zurückkehren, um weitere Untersuchungen durchzuführen. Tatsächlich ist das CUNY-Team nicht das erste, das Graphen in eine Art „Supersuit“ verwandelt.
2014 testeten Forscher der Rice University die Materialeigenschaften mit Mikrobullets und stellten fest, dass die Stärke von Graphen davon abhängt, wie gut es sich vor dem Zerreißen ausdehnt. Zunächst wollten Edwin Thomas und sein Team von Rice Lab ein weiteres Element von Graphen vollständig untersuchen, danach jedochZu Beginn ihrer Experimente entdeckten sie ein weiteres Element für die Superfestigkeit des Materials.
"Wir haben angefangen, das Papier über die Blütenblätter zu schreiben, aber als wir weitergingen, wurde klar, dass das nicht wirklich die Geschichte war." sagte Thomas, der Dekan von Rice von William und Stephanie Sick George R. Brown School of Engineering . "Die kinetische Energie der Kugel interagiert mit dem Graphen, drückt nach vorne, streckt den Film und wird verlangsamt."
Und zum Zeitpunkt der Studie "hatte niemand umfassende Messungen an seiner Fähigkeit vorgenommen, einen Aufprall zu absorbieren", stellte Thomas in der Pressemitteilung fest. Zwischen den Studien Rice und CUNY ist klar, dass Graphen immer wieder überraschende Forscher isteine Frage der Zeit, bis diese auf Supermaterial basierenden Innovationen für den öffentlichen Gebrauch skaliert werden.