MIT onthult nieuw materiaal dat het sterkste en lichtste op aarde is

MIT Unveils New Material credit Melanie-Gonick-MIT

Jarenlang hebben onderzoekers geweten dat koolstof, als het op een bepaalde manier wordt gerangschikt, heel sterk kan zijn. In dit geval: grafeen.

Grafeen, dat tot nu toe werd beschouwd als het sterkste materiaal dat de mens kent, is gemaakt van een extreem dunne laag koolstofatomen, gerangschikt in twee dimensies. Maar er is één nadeel: hoewel de opmerkelijke dunheid en unieke elektrische eigenschappen, is het erg moeilijk om bruikbare, driedimensionale materialen te maken uit grafeen.

Nu ontdekte een team van MIT-onderzoekers dat het nemen van kleine schilfers van grafeen en het samensmelten ervan volgens een gaasachtige structuur niet alleen de sterkte van het materiaal behoudt, maar het grafeen blijft ook poreus. Op basis van experimenten uitgevoerd op 3D-geprinte modellen, hebben onderzoekers vastgesteld dat dit nieuwe materiaal, met zijn specifieke geometrie, sterker is dan grafeen – waardoor het 10 keer sterker is dan staal, met slechts vijf procent van zijn dichtheid.

Toekomstige toepassingen

De ontdekking van een materiaal dat extreem sterk maar uitzonderlijk licht van gewicht is, heeft talloze toepassingen. Zoals MIT rapporteert:

The new findings show that the crucial aspect of the new 3-D forms has more to do with their unusual geometrical configuration than with the material itself, which suggests that similar strong, lightweight materials could be made from a variety of materials by creating similar geometric features.

Simulation results of compression (top left and i) and tensile (bottom left and ii) tests on 3-D graphene. Image Credit: Zhao Qin

“Je kunt het echte grafeenmateriaal gebruiken of de geometrie gebruiken die we ontdekten met andere materialen, zoals polymeren of metalen”, zegt Markus Buehler , hoofd van het MIT-afdeling voor civiele en milieutechniek (CEE) en de McAfee Professor of Engineering. “Je kunt het materiaal zelf met alles vervangen. De geometrie is de dominante factor. Het is iets dat het potentieel heeft om naar veel dingen over te zetten.”

Grootschalige structurele projecten, zoals bruggen, kunnen de geometrie volgen om ervoor te zorgen dat de structuur sterk en solide is. De bouw kan eenvoudiger zijn, aangezien het gebruikte materiaal nu aanzienlijk lichter zal zijn. Vanwege zijn poreuze aard, kan het ook worden toegepast op filtratiesystemen.

Dit werk, zegt Huajian Gao, een professor in de techniek aan de Brown University, die niet betrokken was bij dit werk, “toont een veelbelovende richting om de kracht van 2-D materialen en de kracht van het ontwerp van de materiële architectuur samen te brengen.”

Redactie | 26-12-17 | 11:37 | Link




Plaats een reactie