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 شانه عسل شکل گرفته و از نظر تئوری یکی از سخت ترین مواد موجود در جهان است. محققان روش جدید را « گرافن میلگرد » نام گذاشته اند. این نام در واقع از تعبیه میلگرد در بتون به منظور افزایش استحکام ایده گرفته شده است.

به گفته جیمز تور پروفسور حوزه علم مواد و مهندسی نانو از دانشگاه رایس در حالی که گرافن استحکامی 100 برابر فولاد دارد ولی گرافن در وضعیت اصلی خود به علت ضخامت کم می تواند شکننده باشد. این موضوع به این معنی است که گرافن هرگز نمی تواند به آن حد پایداری که در تئوری برایش در نظر گرفته می شود دست پیدا کند.

اما با تعبیه نانولوله های کربن در فرایند شکل گیری گرافن امکان تولید گرافن تقویت شده که تأثیر شکست ها را کاهش می دهد وجود دارد.

گرافن میلگرد از پوشش چرخشی نانوتیوب های کربنی بر بستر مس ساخته شده و پس از آن گرافن طی فرایند شیمیایی رسوب بخار در اطراف آن ایجاد شده است. به گفته تور این روش به یک پیوند کوالانسی شیمیایی بین ورقه های گرافن و نانولوله ها منتهی و در نهایت گرافن میلگرد ساخته می شود.

در آزمایش هایی که پیش از این محققان دانشگاه رایس انجام داده بودند مشخص شده بود که چقرمگی شکستگی (خاصیتی که مقاومتی که اجسامِ دارای شکاف در برابر شکست نشان می دهند را توصیف می کند) برای گرافن معادل با 4 مگاپاسکال است در حالی که این میزان برای گرافن میلگرد به طور متوسط 10.7 مگاپاسکال است. این میزان اختلاف در ساختار گرافن سه بعدی بیشتر هم می شود.

به گفته تور در قدم بعدی تیم محققان قصد دارند روی روشی برای توسعه گرافن میلگرد به منظور تولید انبوه کار کنند. اخیراً روشی برای تولید گرافن سه بعدی با استحکام 10 برابر فولاد نیز ابداع شده بود.