A grafén lapok gyémánt keménységűvé válnak ha elég erő éri őket

Alig telik el olyan hónap, amikor ne hallanánk semmit az új csodaanyagról a grafénről. A kutatók most ismét egy új lehetséges felhasználási módra bukkantak a golyóálló mellények terén. A diamén – a grafén két rétegű változata – képes külső erő hatására akár a gyémántnál is keményebbé válni.

Az anyag erejét a méhkasokat alkotó hatszögekhez hasonló elrendezés adja, amiben minden szén atom három elektronja vesz részt a kötésben, amíg a negyedik szabadon vándorol a kötések között. Azonban amikor a negyedik elektron is bekapcsolódik, akkor a grafén szerkezete egy másik szén allotrophoz – a gyémántéhoz – hasonlóvá válik.

Jelenleg rengeteg olyan technológiai lehetőségét vizsgálták már meg, ami a negyedik elektron elektromos vezető képességén alapul, más kísérleteknél pedig nanocsöveket készítettek belőlük – az anyag mechanikai tulajdonságait kihasználva. Mindkét esetben a grafént mint két dimenziós anyagot használták fel.

Azonban most a New Yorki Egyetem kutatói rétegpárokba fogták a grafén lapokat, ezzel lehetővé téve számukra, hogy gyémánt szerű szerkezetet vegyenek fel, ha elég erő éri őket.

A felfedezésnek az anyag vezetőképessége terén is hozott érdekességeket, például, hogy a behorpadt lapok milyen hatással vannak az anyag elektromos tulajdonságaira. Azonban a felfedezés legvalószínűbb felhasználási területe a könnyűsúlyú védőfelszerelések lehetnek.

“Ez a valaha elkészített legvékonyabb filmréteg, ami rendelkezik a gyémánt merevségével és keménységével,” magyarázta Elisa Riedo, a kutatás vezetője.

“Korábban amikor a grafitot vagy egy atomi vastagságú grafén rétegeket vizsgáltunk, hogyha nyomást gyakoroltunk rájuk egy nagyon puha filmréteget kaptunk eredményül. Viszont amikor a grafit film pontosan két réteg vastag volt, hirtelen arra lettünk figyelmesek, hogy a nyomás alá helyezett anyag rendkívüli módon keménnyé és merevvé vált, merevebbé mint egy tömb gyémánt.”

A grafén alapú golyóállómellények most még csak a tudományos fantasztikum részei és mivel a kutatók eredményei eddig még csak laboratóriumi kísérleteken és szimulációkon alapulnak, ezért még egy darabig ott is fognak maradni.

A kutatók atomerő mikroszkópokkal vizsgálták meg, hogy hogyan változnak az összenyomott grafén mechanikus és elektromos tulajdonságai. A csapat azt is bemutatta hogy további rétegek hozzáadásával az anyag nem válik még keményebbé, hanem épp ellenkezőleg az anyag ideális tulajdonságaihoz pontosan kettő rétegre van szükség.

“A grafit és a gyémánt mind teljesen szénből épülnek fel, azonban az atomjaik különböző módon rendeződnek el mindkét anyag esetében, ezzel különböző tulajdonságokat kölcsönözve nekik, mint például a keménység, rugalmasság és elektromos vezető képesség,” mondta Angelo Bongiorno, a kutatásban részt vevő tudós.

“Az új technikánk lehetővé teszi számunkra a grafit manipulálását úgy, hogy az felvegye a gyémánt előnyös tulajdonságait bizonyos körülmények között.”

Figyelembe véve a már most is lényeges számú felhasználási módjait úgy tűnik, hogy a grafénnek fontos szerepe lesz a jövő technológiáiban, mind strukturális, mind pedig elektromos szempontból.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.