Lõuna-Korea KAIST Ülikooli töörühm valmistas grafeenist, vasest ja niklist laminaadi, mis on puhastest metallidest tuhandeid kordi tugevam. Tööd kajastav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Communications 2. juuli numbris.
Grafeeni struktuur, allikas: Wikipedia.
Grafeen on ainulaadne materjal: terasest 200 korda tugevam, ühe aatomkihi paksune, elastne ja hea elektrijuht. Nimetatud ja mitmetest teistest headest omadustest hoolimata on grafeeni raske praktiliselt kasutada, sest selle külge on, näiteks, keeruline teisi metalle või pooljuhte kasvatada. Ent vahel õnnestub. Ameerika sõjaväe AAR (Army Armaments Research) arenduskeskus mõtles grafeen-metall nanomaterjali välja juba varem, aga tulem ei olnud piisavalt tugev. KAIST töörühm lähenes probleemile uutmoodi ning valmistas laminaadi aurufaas-sadestamise meetodiga. Esmalt kasvatati metallist substraadile kiht grafeeni. Siis jälle kiht metalli, kiht grafeeni ja nii edasi. On märkimisväärne, et see on esimene nanolaminaat, milles on edukalt kasutatud aatomkihi paksusi grafeenikihte.
Läbivalgustava elektronmikroskoobiga uuritud mikrokompressioonid ja arvutil tehtud molekulaardünaamika simulatsioonid selgitasid materjali tugevuse atomaarseid tagamaid. Selgus, et grafeeni vahekihid takistasid võredislokatsioonide ning pragude leviku (loe siit) laminaadi sisemusse.
Leiti, et laminaadi võretasandite vaheline kaugus (interplanar distance) on materjali tugevusega otseselt seotud. Väiksema kihtidevahelise kauguse korral oli dislokatsioonide levimine paremini tõkestatud. “Grafeen moodustab laminaadi massist 0,00004%, tugevust lisab see materjalile aga sadu kordi. Tahame, et meie materjalist valmistataks näiteks auto- või lennukikere osiseid. Selleks saab kasutada elektroonikatööstusest tuntud rullilt-rullile meetodit (roll-to-roll method, loe siit) või paagutamist. Lisaks saaks meie laminaati kasutada tuumareaktorite või teiste suurt vastupidavust nõudvate rajatiste struktuurides,“ kommenteeris töö üks põhiautoreid, KAIST professor Han Sung.
Leave a Reply