Xốp "graphene cốt thép" nâng đỡ được gấp 3.000 lần trọng lượng của nó

Thứ ba, 21/02/2017 - 06:36

(Dân trí) - Graphene hầu như ở dạng hai chiều, nhưng chính điều đó làm cho nó trở nên khó khăn để sử dụng tối ưu các lợi thế của nó như độ bền, trọng lượng nhẹ, dẫn điện và nhiệt.

Gần đây các nhà khoa học MIT đã phát triển một phiên bản 3D bền hơn gấp 10 lần so với thép nhưng chỉ bằng một phần nhỏ về mật độ, và hiện nay một nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice đã sử dụng ống nano carbon để gia cố xốp graphene. Vật liệu 3D thu được có thể được đúc thành các hình dạng bất kỳ và nâng đỡ được 3.000 lần trọng lượng của nó trước khi đàn hồi trở lại chiều cao ban đầu của nó.

Các nhà khoa học vật liệu tại Đại học Rice đã củng cố graphene với các ống nano carbon, tạo cấu trúc 3D có thể nâng đỡ được 3.000 lần trọng lượng của nó.

Cốt thép (cột được gia cố) thường được sử dụng để tăng cường độ bền vững cho bê tông, "graphene cốt thép" được dựng xung quanh các ống nano carbon với nhiều lớp đồng tâm. Trong nghiên cứu trước nhóm đã tạo ra xốp graphene ba chiều, và sau khi đã sử dụng ống nano để củng cố graphene 2D thường, bước tiếp theo là kết hợp cả hai với nhau.

Các nhà khoa học cho biết họ đã phát triển xốp graphene, nhưng nó đã không đủ độ bền vững đối với các loại ứng dụng được định sẵn, vì vậy sử dụng các ống nano carbon để củng cố là một bước làm dĩ nhiên.

Nhóm nghiên cứu trộn các ống nano với chất xúc tác niken bột và đường để cung cấp cacbon. Các viên hỗn hợp này sau đó được ép trong một khuôn thép thành hình dạng ốc vít, và các-bon trong đường đã biến thành graphene qua quá trình lắng đọng bay hơi hóa chất. Dư chất của niken được loại bỏ, và sản phẩm cuối cùng là mảnh xốp graphene carbon nguyên chất hình ốc vít.

Khi xem dưới kính hiển vi điện tử, các nhà nghiên cứu có thể thấy các lớp bên ngoài của ống nano đã bắt đầu "giải nén" và liên kết với graphene, từ đó cho phép vật liệu này có thể chịu tải hơn 3.000 lần trọng lượng của nó mà không có thiệt hại vĩnh viễn. Ngay cả với một trọng tải gấp 8.500 lần trọng lượng của nó, cấu trúc chỉ biến dạng vĩnh viễn 25%. Khi so sánh, xốp graphene không có cấu trúc ống nano hỗ trợ bắt đầu biến dạng dưới một tải trọng chỉ hơn 150 lần trọng lượng của nó.

Về cơ bản bọt graphene có thể hình thành bất kỳ hình dạng nào, và các nhà nghiên cứu đã chứng minh sản phẩm sang tạo của họ hoạt động được như một điện cực trong một tụ điện lithium-ion, và ổn định cả về phương diện cơ học và hóa học.

N.K.L-NASATI (Theo Newatlas)