Легче воздуха, тверже стали – в MIT получили новый материал

Легче воздуха, тверже стали – в MIT получили новый материал

Легче воздуха, тверже стали – в MIT получили новый материал

10 января
Покажи другу:

Группа исследователей из Массачусетского технологического института добились использования графена для печати 3D-объектов с геометрией, которая практически в 10 раз прочнее стальных аналогов, но при этом гораздо легче их.

Обнаруженный прочнейший материал может применяться при создании легковесных деталей и конструкций для самолетов, автомобилей, строений и даже при разработке фильтрационных устройств, ввиду пористой структуры изготавливаемых объектов.

Двумерный и плоский, графен имеет толщину всего в один атом, поэтому он похож на лист бумаги, который с легкостью может быть порван. Но, графен обладает очень интересными свойствами – он отлично проводит электричество и практически прозрачен.

Раньше никому не удавалось применить двумерную прочность графена для создания трехмерного материала. До этого момента.

"То, что нам удалось сделать, так это реализовать идею перевода 2D-материалов в трехмерные структуры”, обнародовал в сообщении Маркус Бюлер, глава факультета гражданской и экологической инженерии (CEE) Массачусетского технологического института.

Исследователи создали новые графеновые структуры с использованием 3D-принтера, способного к печати несколькими материалами. Такие структуры имеют "губчатую" конфигурацию, а их плотность составляет всего 5%.

Ученым из MIT, экспериментировавшим с различными сочетаниями высокой температуры и давления, удалось сжать небольшие ряды графена, чтобы создать прочную и стабильную структуру, по форме напоминающую кораллы или микроскопические диатомовые водоросли. У новой формы огромная площадь поверхности относительно ее объема, и, как оказалось, высокая степень прочности.

Не так давно результаты исследования были опубликованы в научном журнале Science Advances.

В исследовании также предоставлены данные о критической плотности, по достижении которой трехмерная графеновая структура начинает терять свои уникальные механические свойства, как отмечено в работе.

"Поскольку мы добились создания 3D-структур, нам бы хотелось узнать каков же предел – самый прочный материал, который только возможно произвести с помощью подобной конфигурации", заявил Чжао Цинь, профессор технических наук.

Для проверки прочности 3D-печатного графена, исследователи создали несколько трехмерных объектов, а затем подвергли их различным испытаниям.

Новые конфигурации были сделаны в лаборатории с помощью мультиматериального 3D‑принтера высокого разрешения. Они были испытаны на растяжение и сжатие, и смоделированы с использованием теоретических моделей команды. Результаты, продемонстрированные печатными моделями и симуляциями, совпадают.

Поскольку материалы из графена используемые предыдущими исследователями легче воздуха, предполагалось их применения в вакууме, где графеновые структуры могли бы служить в качестве замены гелия в полетах на бездвигательных летательных аппаратах.

Более точное компьютерное моделирования исследователей из MIT показало, что использование графена вместо гелия исключено, так как материал не будет обладать достаточной прочностью, а давление окружающего воздуха приведет к его разрушению.

Однако ученые обнаружили, что графеновые 3D-структуры могут быть весьма полезны в других областях, где критическое значение имеет высокая прочность и малый вес.

"Разработанная нами геометрическая структура может использоваться либо с самим графеном, либо с другими материалами, например, различные полимеры или металлы", утверждает Маркус Бюлер. "Можно заменить материал на любой другой. Ключевым фактором здесь выступает геометрия. У этой разработки есть большой потенциал”.

Источник: http://www.computerworld.com/article/3155102/emerging-technology/mit-creates-3d-printed-graphene-tha...





Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться


количество
пользователей

1837

количество
работ

4266