Массачусетс Технологиялык Институтунун (MIT) изилдөөчүлөрү көмүртектин эки өлчөмдүү формасы болгон графен үлпүлдүктөрүн кысуу жана эритүү жолу менен белгилүү болгон эң күчтүү жана жеңил материалдардын бирин өндүрүштү. Анын эсептелген тыгыздыгы, анын бекемдиги он эсе жогорулаганда, болоттун тыгыздыгынын 5% гана түзгөн. Тиешелүү эмгек Science Advances журналына жарыяланган.
Түпнуска түрүндө графен баардык белгилүү материалдардан эң күчтүү деп эсептелет жана анын теориялык изилдөөлөрү өткөн кылымдын кыркынын аягында башталган. Бул Андрей Гейм жана Константин Новоселовдор тарабынан 2004-жылы кычкылданган кремний субстратындагы эң жука графит пленкаларынан алган дүйнөдөгү биринчи эки өлчөмдүү кристалл. Бул жетишкендиги үчүн аларга алты жылдан кийин физика боюнча Нобель сыйлыгы ыйгарылды.
Графен пайда болгондон бери аны өнөр жай масштабында өндүрүү ыкмалары иштелип чыккан. Буга чейин бир аз ийгиликтерге жетишилген, бирок аны эффективдүү үч өлчөмдүү формага айландыруу али мүмкүн болгон эмес - бул өзгөчө материалдын маанилүү касиеттери жоголуп, күчү болжолдонгондон бир нече даражага төмөн болгон.
Бул көйгөйдү чечүү үчүн MITтин инженерлери басымдуу графендин керектүү геометриялык конфигурациясына көңүл бурушкан. Алар анын жүрүм-турумун атомдук деңгээлге чейин анализдеп, андан соң алынган маалыматтарды математикалык моделди жана компьютердик симуляцияны түзүштү. Акыркы тыянактар, эксперименталдык байкоолорго так дал келген, алар башында башка материалдардан миң эсе чоңойткон, жогорку резолюциялуу 3D принтерде басылган моделдер менен жүргүзүлгөн.
MITтин жарандык жана экологиялык инженериясынын башчысы Маркус Бюлердин айтымында, 2D материалдары, адатта, имараттарды курууда колдонула турган 3D объектилерин жаратууда анчалык деле пайдалуу эмес. Бирок компьютердик моделдөө бул көйгөйдөн арылууга мүмкүндүк берди, ал эми геометрия ийгиликтин аныктоочу фактору болуп калды.
Натыйжада, изилдөөчүлөр майда графендин үлпүлдүктөрүн кысуу жана ысытуу жолу менен бекем жана туруктуу көңдөй материал түзө алышты. Анын структурасы, кээ бир кораллдарды жана микроскопиялык диатомдорду эске салат, көлөмгө карата бетинин зор аянты бар. Ал гироид - 1970-жылы НАСАнын өкүлү Алан Шон тарабынан сүрөттөлгөн үч эселенген минималдуу бети менен үзгүлтүксүз кайталанган форма катары белгилүү.
"Жыйынтыктар көрсөткөндөй, жаңы үч өлчөмдүү фигуралардын чечүүчү аспектиси материалдын өзүнө эмес, адаттан тыш геометриялык конфигурациясына байланыштуу", - деп белгиледи MIT.
Институттун инженерлеринин айтымында, мындай геометрияны курулуштагы бетон сыяктуу ири масштабдагы структуралык материалдарга дагы колдонсо болот. Бул көңдөйлүү түзүм күчтүүлүктү гана камсыз кылбастан, ичиндеги абанын жардамы менен жакшы жылуулук изоляциясын да камсыз кылат.
"Сиз чыныгы графенди материал катары колдонсоңуз болот, же биз тапкан геометрияны башка материалдар менен, мисалы, полимерлер же металлдар менен айкалыштырып колдонсоңуз болот", - деп жыйынтыктады Маркус Бюлер.
