211service.com
Kā izveidot grafēna papīru
Oglekļa šķiedras tika izstrādātas 1950. gados, un kopš tā laika tās ir palīdzējušas mainīt visu veidu dizainu, ražošanu un veiktspēju, sākot no jahtām un lidmašīnām līdz automašīnām un velosipēdiem.
Tagad, 60 gadus vēlāk, šķiet, ka jaunam materiālam būs līdzīga ietekme: grafēna papīram.
Pagaidām grafēnu ir iespējams izgatavot tikai mazos lūžņos. Tāpēc triks, lai to palielinātu, ir atrast veidus, kā sakraut šīs loksnes un savienot tās kopā, lai izveidotu kaut ko lielāku. Problēma ir tā, ka neviens vēl nav spējis šo varoņdarbu.
Šodien Yilun Liu un draugi no Tsinghua universitātes Pekinā pēc pirmajiem principiem aprēķina, kāds varētu būt šāds materiāls.
Grafēna papīra stiprināšanas triks ir atrast veidus, kā savienot nelielas grafēna loksnes kopā no gala līdz galam, lai izveidotu lielāku loksni, kā arī sasaistīt slāņus, izmantojot saites starp tām. Daudzi bioloģiskie materiāli izmanto to pašu triku, lai palielinātu to izturību, piemēram, kauli, zobi un perlamutra.
Protams, šie materiāli ir tikai tik spēcīgi, cik stiprs ir to vājākais posms. Tāpēc Yilun un co ir aprēķinājuši, kādu stiprumu mēs varam sagaidīt no grafēna papīra.
Viņu atbilde ir tāda, ka tas ir atkarīgs no šķērssaišu veidiem, to stipruma, skaita un no tā, vai tās ātri pārveidojas pēc sabrukšanas, kā to dara epoksīda un hidroksilgrupas.
Šī pieeja ļauj inženieriem atbilstoši izstrādāt materiālu. Faktiski jauno modeli var izmantot arī citu papīru projektēšanai, lai varētu uzlabot visu veidu plānu, slāņainu lokšņu īpašības.
Yilun un co modelis sniedz vairākas interesantas prognozes. Piemēram, tas saka, ka saites starp grafēna slāņiem palielinās attālumu starp tiem, tādējādi samazinot blīvumu līdz apmēram pusei no grafīta blīvuma. Tātad grafēna papīrs būs ne tikai izturīgs, bet arī ļoti viegls.
Tagad ir nepieciešams tikai kāds, kas iet uz priekšu un izveido šo materiālu lapu. Un, ja kādu dienu to varēs izgatavot lēti un pietiekami vienkārši, mēs to redzēsim visur – gan mūsu ķermenī, gan ārpus tā.
Atsauce: arxiv.org/abs/1105.0138 : Grafēna papīra mehāniskās īpašības
Tagad varat sekot emuāram Fizikas arXiv vietnē Twitter