Massachusets Texnologiya Instituti (MIT) tadqiqotchilari uglerodning ikki o'lchovli shakli grafen zarralarini siqish va birlashtirish orqali ma'lum bo'lgan eng kuchli va engil materiallardan birini ishlab chiqarishdi. Uning hisoblangan zichligi po'lat zichligining atigi 5 foizini tashkil etdi, uning kuchi o'n baravar oshdi. Tegishli ish Science Advances jurnalida chop etildi.
O'zining asl shaklida grafen barcha ma'lum materiallarning eng kuchlisi hisoblanadi va uning nazariy tadqiqotlari o'tgan asrning qirqinchi yillarining oxirlarida boshlangan. Bu 2004 yilda Andrey Geym va Konstantin Novoselov tomonidan oksidlangan kremniy substratidagi eng yupqa grafit plyonkalardan olingan dunyodagi birinchi ikki o'lchovli kristaldir. Ushbu yutuq uchun ular olti yildan so'ng fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.
Grafen paydo bo'lgan paytdan boshlab uni sanoat miqyosida ishlab chiqarish usullari ishlab chiqilgan. Bunda allaqachon bir qancha yutuqlarga erishilgan, ammo uni samarali uch o'lchovli shaklga aylantirishning iloji bo'lmadi - bu ajoyib materialning muhim xususiyatlari yo'qoldi va uning kuchi taxmin qilinganidan bir necha daraja past edi.
Ushbu muammoni hal qilish uchun MIT muhandislari asosiy grafenning kerakli geometrik konfiguratsiyasiga e'tibor qaratdilar. Ular uning xatti-harakatlarini atom darajasigacha tahlil qildilar, so'ngra olingan ma'lumotlardan matematik model va kompyuter simulyatsiyasini yaratishda foydalandilar. Yakuniy xulosalar eksperimental kuzatuvlarga to'liq mos keldi, ular dastlab yuqori aniqlikdagi 3D printerda bosilgan boshqa materiallardan ming marta kattalashtirilgan modellar bilan amalga oshirildi.
MITning fuqarolik va atrof-muhit muhandisligi rahbari Markus Buelerning so'zlariga ko'ra, 2D materiallari odatda binolarni qurishda ishlatilishi mumkin bo'lgan 3D moslamalarni yaratish uchun juda foydali emas. Ammo kompyuterni modellashtirish bu muammoni engishga imkon berdi va geometriya muvaffaqiyatning hal qiluvchi omili bo'ldi.
Natijada, tadqiqotchilar kichik grafen zarralarini siqish va isitish orqali kuchli va barqaror gözenekli material yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Uning tuzilishi, ba'zi marjonlarni va mikroskopik diatomlarni eslatadi, hajmga nisbatan juda katta sirtga ega. U 1970 yildan NASA vakili Alan Shoun tomonidan tasvirlangan uch marta davriy minimal yuzasi bo'lgan doimiy takrorlanadigan shakl - giroid deb nomlanadi.
"Natijalar shuni ko'rsatadiki, yangi uch o'lchovli shakllarning hal qiluvchi tomoni materialga qaraganda ularning g'ayrioddiy geometrik konfiguratsiyasi bilan ko'proq bog'liqdir", dedi MIT.
Institut muhandislarining fikriga ko'ra, bunday geometriyani hattoki qurilishdagi katta hajmdagi konstruktiv materiallarga, masalan, betonga ham qo'llash mumkin. Va bu g'ovakli inshoot nafaqat yuqori quvvatni, balki uning ichidagi havo tufayli yaxshi issiqlik izolatsiyasini ham ta'minlaydi.
"Siz haqiqiy grafenni material sifatida ishlatishingiz yoki biz topgan geometriyani boshqa materiallar, masalan, polimerlar yoki metallar bilan birgalikda qo'llashingiz mumkin", - deya xulosa qildi Markus Byuller.
