Anglis yra keistas cheminis elementas – priklausomai nuo to, kaip išdėliosi jos atomus, gali sukurti arba labai minkštą grafitą, arba labai kietą deimantą. O jei anglies atomus išdėliosi ypatingai plonu sluoksniu, gausis ypatingai tvirta, lengva, elastinga ir turinti kitų išskirtinių fizikinių savybių medžiaga – grafenas.
Deja, kol kas nėra sukurtas pakankamai efektyvus ir pigus būdas, kaip iš tų ypač plonų dvimačių anglies atomų sluoksnių sukurti trimates medžiagas, kurias jau galima būtų naudoti inžinerijoje ir moksle.
MIT tyrėjai atrado, kad paėmus smulkius grafeno „dribsnius“ ir juos sulydžius į neįprastos geometrinės formos akytą struktūrą, gauta medžiaga bus netgi tvirtesnė už ją sudarantį grafeną. Mokslininkai 3D spausdintuvu išliejo šią struktūrą iš paprasto plastiko ir atlikdami eksperimentus, įsitikino, kad tokia geometrinė forma padidina net ir plastiko atsparumą.
Jie paskaičiavo, kad tokia naujos struktūros trimatė medžiaga pagaminta iš dvimačio grafeno būtų apie dešimt kartų tvirtesnė už plieną, tačiau jos tankis sudarytų vos vieną dvidešimtąją dalį plieno tankio. Inžinieriai visame pasaulyje apsidžiaugtų tokia ypač lengva, bet tuo pačiu ypatingai tvirta medžiaga.
Pasak MIT mokslininkų, esminis naujai sukurtos medžiagos privalumas yra tai, kad tvirtumą ir mažą svorį labiau lemia neįprasta geometrinė forma, o ne pati medžiaga, iš kurios pagaminta ši struktūra. Tai reiškia, kad nors grafenas būtų tobulas kandidatas, naujoji „supermedžiaga“ gali būti pagaminta iš daugelio medžiagų, kurias galima būtų išlieti tokia forma, suteikiančia daugiau tvirtumo tiek polimerams, tiek metalams.
„Šiuo atveju viską lemia geometrija, todėl medžiaga iš kurios pagaminsi šią struktūrą ne tiek svarbu“, – sako Markusas Buehleris, MIT Civilinės ir aplinkos inžinerijos departamento vadovas.
Didelio masto struktūriniai objektai, tokie kaip tiltai, galėtų būti statomi naudojant šią MIT mokslininkų sukurtą geometrinę struktūrą, kuri paverstų šiuos statinius tvirtesniais lyginant su dabar naudojamomis formomis. Taip pat tokia geometrinė forma praverstų ir statybų sektoriuje, nes pastatams naudojamą betoną išliejus tokiu būdu, iš jo pagamintos struktūros būtų daug lengvesnės ir tvirtesnės.
MIT sukurtas filmukas:
