Ученые нашли способ структурно усилить графен в два раза

10 Августа 2018, Николай Хижняк 30

Материал графен представляет собой двумерную модификацию углерода толщиной в один атом с кристаллической решеткой гексагонального вида. Ученые очень заинтересованы в этом материале, поскольку он обладает рядом свойств, делающих его практически универсальным и применимым в совершено любой сфере производства. А еще этот материал теоретически считается самым прочным веществом в мире.


Материаловеды из Университета Райса в Хьюстоне (США) нашли способ, как сделать графен существенно прочнее его изначального состояния. Как? Благодаря включенным в его структуру углеродным нанотрубкам. Исследователи также сообщают, что смогли добиться в трехмерных структурах на основе графена уровня прочности до 10 раз превышающего изначальный показатель. О результатах проделанной работы ученые поделились в журнале ACS Nano.

«Мы продемонстрировали возможность выращивать графен с интегрированными нанотрубками. Мы называем такой графен арматурным. Но в отличии от того же арматурного бетона, где для упрочнения структуры используются стальные прутья, в арматурном графене мы используем углеродные нанотрубки», — объясняет глава исследования Джеймс Тур, профессор материаловедения и наноинженерии из Университета Райса.

Несмотря на свою прочность, в 100 раз превышающую прочность стали, объясняет профессор Тур, структурные дефекты в местах соединения кристаллической решетки, а также его тонкость способны снижать изломостойкость материала. На практике это означает, что графен не способен достичь своего теоретического максимума прочности. Однако интеграция углеродных нанотрубок в структуру графена в процессе его производства позволяет его усилить и снизить вероятность трещин в его кристаллической решетке.

Само производство арматурного графена выглядит следующим образом. Сначала ученые создали нанонтрубки, обернув вокруг медной подложки одноатомный слой углерода, а уже затем приступили к выращиванию графена вокруг созданных углеродных нанотрубок с помощью процесса плазмохимического осаждения из газовой фазы.

«Это привело к появлению химической ковалентной связи между графеновым слоем и нанотрубками», — говорит Тур.

С практической точки зрения новый процесс производства структурно усиленного графена не наделяет материал новыми свойствами, но весьма значительно увеличивает возможность его применения в реальных условиях, поскольку его реальная эффективность чаще всего ограничивается лишь слабыми звеньями в его структуре.

«Это позволяет делать с графеном те вещи, которые изначально предполагались, но небыли возможны из-за вероятных дефектов», — говорит Тур.

В предыдущих тестах ученые из Университета Райса установили, что показатель естественной изломостойкости обычного графена составляет 4 мегапаскаля. Проверка арматурного графена в среднем показала изломостойкость на уровне 10,7 мегапаскаля. Как уже отмечалось выше, разница становится еще более очевидной при использовании созданных на базе графена трехмерных структур.

Далее ученые хотят подумать над тем, как масштабировать производственный процесс, сделав свое открытие реально практичным и применимым в реальных условиях.

«Мы хотим добиться масштабируемости производства, чтобы такой усиленный графен можно было создавать в больших объемах. Это реально изменило бы многие вещи. Именно к этому мы стремимся», — добавил Тур.

30 комментариев Оставить свой

  1. kiryasolod

    Если у них получится масштабировать производство, то космический лифт перестанет быть настолько амбициозной и трудно осуществимой затеей.

    • VERBA DARE IN VENTOS 123
    • kek1337

      kiryasolod, Проще сделать шатл с термоядерным двигателем.

    • Prox Vesor

      kiryasolod, вся идея «одноатомной» прочности весьма сомнительна :
      - в месте крепления одноатомного материала должно быть уже минимум 2 атома ? ;)

      кста, и трубка+графен соединение уже двухатомное , .. ; )

  2. uran

    а Чубайс разве не про нанотрубки в графене трепался несколько лет назад?

    • reactos

      uran, Он сам об этом по наслышке узнал, и потом его понесло. В общем кроме красивых наукоемких фраз для прикрытия воровства в роснано ничего не было и нет.

  3. Desperad0s

    Как бы графен не повторил судьбу термоядерного синтеза: уже лет 10 про него все говорят, но в прикладной промышленности освоить не могут.

    • ReggaeStyle

      Desperad0s, Боле того об этом синтезе начали бредить с 70 годов и предполагали первые рабочие прототипы в конце 90. Его разработки ведутся уже почти 50 лет.

      • xdecimox

        ReggaeStyle, Вполне может, что все уже создано, просто пока верхушка решила не пускать это в массы

        • Prox Vesor

          xdecimox, у заговорщиков «верхушка» не петрит :

          - какая именно «верхушка решила не пускать» :
          - КНРа? США? «энергогигантов» во главе с РФ и ВВПу? Ирана? Саудитов? мощной Венесуэлы? ;)

      • mortale

        ReggaeStyle, В 90-х академик Велихов в интервью Комсомольской правде размышлял о нынешней " нефтяной цивилизации", и давал прогноз в 50 лет для освоения термояда

  4. Falloutrulezz

    Массового графена нет потому, что пока и без него живется сносно. Вот когда без него будет вообще никак - найдут способ завалить этим графеном все полки в магазинах.

    • casualperson

      Falloutrulezz, Лекарство от рака нет потому что пока и без него живется сносно. Вот когда без него будет вообще никак - найдут способ завалить этим лекарством все полки в аптеках.

      • Sergey-047

        casualperson, Лекарств от рака, диабета, спида и т.д. нет , потому что это никому не выгодно. На продаже химии, инсулина, и имуностимуляторов корпорации зарабатывают 100ни миллиардов долларов. А вакцины и способы реального лечения есть, 100%, просто это пока никому не выгодно.

        • cats.can.fly

          Sergey-047, Теории заговора?
          На тогда ответьте на вопрос: Умирал ли когда-то какой-нибудь очень богатый и влиятельный человек от рака или другой, озвученной вами, болезни?

          Ой, оказывается умирал. Ближайший пример Стив Джобс. И ему, несмотря на его миллиарды, не дали вакцину которая 100% существует но не выгодно?

          Шапочку из фольги не забудьте надеть.

          • xdecimox

            cats.can.fly, И это говорит о том, что "верхушка" это не все те у кого на счёту миллионы , а очень узкий круг людей

          • xdecimox

            cats.can.fly, И это говорит о том, что "верхушка" это не все те у кого на счёту миллионы , а очень узкий круг людей

          • xdecimox

            cats.can.fly, И это говорит о том, что верхушка - это не все те у кого на счёту миллионы, а очень узкий круг людей и вполне вероятно, что о них мы никогда не слышали и вряд ли услышим

            • Evial

              xdecimox, От рака умирают знаменитости, главы корпораций, президенты стран, миллионеры и миллиардеры, а так же тысячи людей во всем мире. Люди, которые всеми силами пытаются найти решение своей проблемы. Имеют огромные влияние и связи. Но нет, они не входят в "элитарный" клуб и им не дают вакцину от рака. Им даже не удается узнать, что такое лекарство существует. А почему? Да потому что это лекарство передают инопланетяне. Иначе никак?
              Где вас таких выращивают ?

              • Jack Fresco

                Evial, Полностью согласен с вышесказанным, меня тоже очень раздражают люди со "своим мнением" которые на серьёзных щах несут околесицу про "жидомассонов", "злых и всемогущих миллиардеров", "рептилоидов" и.т.д. Как думаешь почему таких людей на столько много?

  5. triodpentod

    а усилить медь в два раза, или усилить
    никель в два раза. !?! )))

  6. freawertyhn

    интересно ,его солнце расплавит?

    • psyb0t

      freawertyhn, Интересно, а если тебе молотком по пальцу ударить, больно будет?

  7. klirik

    "Обожаю" в научных статьях комментарии про воровство в рос. власти. А хотите я для вас глаза открою, все воруют и везде, где-то явно где-то скрытно. Народ хватит вонять уже по этому поводу. НАДОЕЛО.

    • Prox Vesor

      klirik, воруют везде, но разворовывают всё в спецефиссььких компрадорских банановых республиках.
      в более приличных странах воров отлавливают и разворовать они успевают не всё : на развитие этих стран остаётся .

    • reactos

      klirik, В Китае например, действует программа на международном уровне для депортации обратно в Китай беглых коррупционеров, и я думаю вам не нужно дальше рассказывать какая их ожидает участь на родине. И если бы у нас были такие же суровые законы о коррупции как в Китае, то жили бы не хуже них.

  8. klirik

    Вы лучше перспективы представьте, если ето дело с графеном до ума доведут, будет революция начиная с подводных лодок и кончая космосом.

    • VERBA DARE IN VENTOS 123

      klirik, ++++

    • Prox Vesor

      klirik, вся идея «одноатомной» прочности весьма сомнительна :
      - в месте крепления одноатомного материала должно быть уже минимум 2 атома ? ;)

      кста, и трубка+графен соединение уже двухатомное , .. ; )

  9. PROVOCATOR

    А что за изломостлйкость и почему это ключевой параметр?
    Например, у промышленных сталей ключевой параметр это прочность на разрыв. И он соответствует от 300 то 600 Мпа, в зависимости от типа материала.
    Почему не сравнивать по соответствующим параметрам? Тем более, что графен призван эту самую сталь заменить.
    Кстати, тоже и с полимерами. У них прочность на разрыв тоже ключевой параметр.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.