Los investigadores del Instituto Coreano Avanzado de Ciencia y Tecnología ( KAIST ) han creado materiales compuestos que utilizan grafeno que son hasta 500 veces más fuerte que la materia prima, no compuesto . Esta es la primera vez que el grafeno se ha utilizado con éxito para crear fuertes materiales compuestos - y debido a las pequeñas cantidades de grafeno utilizados ( sólo 0,00004 % en peso ), este avance podría conducir a mucho más rápida adopción comercial de grafeno puro , que aún es muy difícil de producir en grandes cantidades .
En este momento, no deberíamos sorprendernos por completo que el grafeno - que tiene un gran número de títulos superlativos , como el material más fuerte conocido por el hombre - también se puede utilizar para crear fuertes materiales compuestos. En este caso , los investigadores KAIST crearon un compuesto de cobre - grafeno que tiene 500 veces la resistencia a la tracción de cobre ( 1,5 gigapascales ) , y un compuesto de níquel- grapehene que tiene 180 veces la resistencia a la tracción de níquel ( 4 gigapascales ) . Esto es todavía un poco lejos resistencia a la tracción de grafeno de 130 GPa - que es cerca de 200 veces más fuerte que el acero ( 600 MPa ) - pero aún así es muy, muy fuerte. En 1,5 GPa , cobre - grafeno es de aproximadamente 50 % más fuerte que el titanio , o aproximadamente tres veces más fuerte que las aleaciones de aluminio estructurales .
Para crear estos compuestos, los investigadores KAIST utilizan un proceso llamado ECV (deposición de vapor químico ) para crecer monocapas ( capas de un átomo de espesor ) de grafeno. Estas monocapas se depositan a continuación sobre una película delgada de metal ( cobre o níquel ) . Otra capa de metal está a continuación, se evaporó ( un método de deposición ) en la parte superior de la grafeno . Este proceso se repite , hasta que tenga un bocadillo que consiste en unas pocas capas de metal y grafeno. Metal de diferentes grosores se pusieron a prueba ( entre 70 nm y 300 nm ) , y se encontró que las capas más delgadas dan como resultado materiales compuestos mucho más fuertes . Porque el grafeno es tan delgada , la cantidad utilizada es absolutamente pequeña : sólo 0,00004 % de los metales en peso .
La razón de que estos compuestos son tan fuertes es que el grafeno se detiene los átomos del metal se deslice y dislocando bajo estrés. En un metal sólido , si se forma un plano de deslizamiento (debido al estrés) , los átomos fácilmente caer a pedazos, causando una fractura. Las capas de grafeno detener los átomos del metal se deslice - los átomos del metal no pueden pasar físicamente a través de la super-fuerte grafeno - así que no hay fracturas pueden formar (en la foto arriba). Es esencialmente el equivalente metálico de concreto reforzado con acero . En caso de que se lo pregunte, esta es también una de las razones principales por las que los metales son casi siempre utilizados en forma de aleación - porque hay una mezcla de diferentes átomos metálicos con diferentes tamaños de átomos , es mucho más difícil para escapar aviones formulario.
El grafeno , el cobre y el níquel grafeno tracción strengthMoving adelante, los investigadores ahora tendrá que encontrar una manera de producir en masa estos materiales compuestos basados en el grafeno , preferiblemente con un roll- to-roll o el proceso de sinterización metálica. Estos compuestos , debido a su enorme fuerza , podían encontrar infinidad de usos en las industrias automotriz y aeroespacial , o simplemente como una nueva herramienta para los ingenieros estructurales y de diseño industrial . Sólo el simple hecho de que ahora sabemos que el grafeno puede ser utilizado como un compuesto es una noticia enorme , también: Si el grafeno puede convertirse repentinamente cobre suave en un material estructural , imagínese lo que podría hacer algo como el titanio o el acero, o incluso polímeros comerciales como el Kevlar .
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