تولید گرافن سه بعدی با استحکام 10 برابر فولاد

محققانی از موسسه فناوری ماساچوست (MIT) نوعی گرافن سه بعدی با ظاهری شبیه به اسفنج تولید کرده اند که تنها یک بیستم فولاد چگالی دارد اما 10 برابر مستحکم تر است.

گرافن استحکام بالایی دارد و از خصوصیات منحصر به فرد الکتریکی، دمایی، نوری و شیمیایی بهره می برد. این ماده همواره برای دانشمندان جذاب بوده اما در شکل معمول به صورت ورقه های تخت دو بعدی است که به اندازه یک اتم قطر دارند و از نظر تئوری می توانند در طول یا عرض کشیده شوند.

اما برای اینکه گرافن به ماده ای کاربردی برای مهندسان بدل شود، باید بعد سومی به آن اضافه شود. تا پیش از این تلاش ها به تولید گرافن هایی ضعیف تر از پیشبینی ها منتهی شده بودند. اکنون محققان بر این مشکل غلبه کرده اند.

گرافن سه بعدی

شبیه سازی تنش و فشردگی اعمال شده بر گرافن سه بعدی

برای حل این مسئله محققان بیش از آنکه بر خود ماده تمرکز کنند، بر پیکربندی هندسی آن متمرکز شده اند. به این منظور رفتار گرافن در ابعاد اتمی را تحلیل و سپس مدل ریاضی را ایجاد کردند. در نهایت مدل کامپیوتری تولید شد که می توانست میزان کشش و فشرده شدن را آزمایش کند.

پژوهشگران در ادامه پوسته های نازکی از گرافن را تحت فشار و دمای بالا قرار دادند و موفق شدند ساختار پایدار و متخلخلی را ایجاد کنند که شبیه به مرجان است و نسبت سطح به حجم بسیار بالایی دارد. به گفته محققان این شکل گرافن می تواند میزان بار قابل توجهی را تحمل کند.

پژوهشگران همچنین دریافته اند برخی از طراحی های گرافن که بر فرضیه های پیشین استوار بوده اند نمی توانند عملی شوند. از جمله می توان به ساختار گرافن سه بعدی اشاره کرد که از هوا سبک تر است و می تواند مشابه با بادکنک های هلیومی در هوا معلق شود. مدل سازی ها نشان داده اند که چنین نمونه هایی در فشار معمول جو از هم می پاشند.

به گفته دانشمندان این ساختار گرافن سه بعدی می تواند کاربردهای متنوعی از پلیمرها تا سیمان داشته باشد. ساختار جدید علاوه بر سبک کردن و مستحکم کردن ساختارها می تواند خصوصیات عایق بندی بهتر را به ارمغان آورد. در نهایت می توان از گرافن سه بعدی با ساختار متخلخل در فیلترهای تصفیه آب و نیز در کارخانه های مرتبط با مواد شیمیایی بهره برد.

مطالب مرتبط

ابداع روشی برای دو برابر کردن استحکام گرافن

دانشمندانی از دانشگاه هیوستون تگزاس روشی برای افزایش دو برابری استحکام گرافن سه بعدی از طریق نانولوله های کربن ابداع کرده اند. آنها همچنین نشان داده اند که این روش احتمالاً می تواند میزان استحکام را تا 10 برابر نیز افزایش دهد.گرافن یک لایه از گرافیت با اتم هایی با آرایش شش ضلعی و مشابه... ادامه مطلب

ماده دو بعدی جدیدی که پنل های خورشیدی را متحول می کند

گرافن به لطف تشکیل شدن از لایه‌ منفرد اتم‌ها، نازک ‌ترین و مقاوم ترین ماده جهان و رسانای قابل‌ توجه الکتریسیته و گرماست. این ماده دارای ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی بوده و فقط دو بعد را اشغال می‌کند اما محققان از مدت ها قبل در پی توسعه موادی با خواص مشابه بوده اند.از زمان ایزوله شدن گرافن در... ادامه مطلب

تولید رنگ موی مبتنی بر گرافین که به مو آسیب نمی رساند

محققان دانشگاه نورت وسترن در ایالت ایلینوی آمریکا موفق شده اند رنگ مویی تولید کنند که روی موها می نشیند، بدون اینکه به آنها نفوذ کند و موجب آسیب دیدنشان شود.رنگ کردن موها برای بسیاری از افراد جذاب است، ولی مواد رنگ مو می تواند موجب نفوذ به پوشش مو و در نتیجه آسیب رساندن... ادامه مطلب

امکان تصفیه سریع و ارزان آب با استفاده از ماده گرافن فراهم شد

همه ساله میلیون ها انسان به دلیل نوشیدن آب آلوده دچار بیماری شده و از بین می روند. حال محققین با استفاده از فیلم های بسیار نازکی از ماده گرافن موفق به توسعه روشی شده اند که می توان با کمترین هزینه آب های آلوده را به آب قابل شرب تبدیل نمود.در این روش که... ادامه مطلب

دانشمندان موفق به تولید نخستین آهنربای دو بعدی در جهان شدند

حتماً تاکنون در مورد گرافن شنیده اید. ماده ای شگفت انگیز با ضخامتی فوق باریک که تنها از یک لایه اتم کربن تشکیل شده و از گرافیت مشتق می شود. حالا محققان دانشگاه واشنگتن و MIT موفق به توسعه نازک ترین آهنربای تولید شده به دست انسان شده اند.گفتنی است ضخامت آهنربای مورد اشاره به... ادامه مطلب

تولید صدا از ورقه های نازک گرافن؛ اسپیکرهای فوق باریک در راهند

سالهاست که گرافن (Graphene) را در حوزه های مختلف به عنوان ماده ای جادویی می شناسیم، ترکیبی که تحول در همه عرصه ها را نوید می دهد: از موبایل های انعطاف پذیر گرفته تا ترانزیستورهای فوق باریک و لنزهای تماسی با قابلیت دید در شب.اکنون می توان اسپیکرها را نیز به فهرست فوق اضافه کرد.... ادامه مطلب

نظرات ۱

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟