(PhysOrg.com) -- Met een sterkte die 200 keer groter is dan die van staal, grafeen is het sterkste bekende materiaal dat er bestaat. Maar nu hebben wetenschappers ontdekt dat het vouwen van grafeen-nanoribbons in structuren die ze 'grafold' noemen, het in staat kan stellen om nog grotere drukbelastingen te dragen.

De onderzoekers, Yongping Zheng en Zhigao Huang van de Fujian Normal University in China; Ning Wei en Zheyong Fan van de Universiteit van Xiamen in China; en Lanqing Xu van beide universiteiten, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van Nanotechnologie .

"De resultaten van dit werk bieden een nieuwe route voor het afstemmen van de eigenschappen van op grafeen gebaseerde nanomaterialen, ” vertelde Zheng PhysOrg.com . “Momenteel veel onderzoekers en ingenieurs houden zich bezig met doping, alchimie, etc. We hebben hier aangetoond dat structuurreconstructie ook tot interessante resultaten kan leiden.”

In hun studie hebben de onderzoekers gebruikten moleculaire dynamica-simulaties om grafold te onderzoeken. Ze vergeleken grafeen met grafold op twee gebieden:spanning (de kracht die het materiaal uit elkaar trekt) en compressie (de kracht die het materiaal samendrukt). Het vermogen om zowel langwerpig als geperst te worden zonder schade is zeer nuttig voor technische toepassingen. Echter, zoals de onderzoekers uitleggen, grafeen heeft alleen een hoge treksterkte; vanwege zijn tweedimensionale karakter, het is "zacht" onder compressie en kan niet worden geperst.

In tegenstelling tot, de simulaties van de onderzoekers toonden aan dat grafold "harder" is dan grafeen en veel grotere hoeveelheden compressie kan weerstaan ​​(10-25 GPa afhankelijk van de structuur van grafold vergeleken met minder dan 2 GPa voor grafeen). Hoewel de druksterkte aanzienlijk hoger is dan die van grafeen, De treksterkte van grafold benadert die van grafeen. De Young's modulus (een maat voor elasticiteit) en breukspanning van grafold zijn iets lager dan die van grafeen. De wetenschappers merkten op dat verschillende andere materialen grotere compressie kunnen weerstaan ​​dan grafold, inclusief koolstof nanobuisjes, die zowel langwerpig als geperst kan zijn als grafold.

“Zoals algemeen bekend, grafeen kan geen compressie weerstaan, ’ zei Zheng. “Via vouwen, grafeen verandert in grafold en kan tot een bepaalde hoeveelheid worden gecomprimeerd. Zelfs wanneer sterk gecomprimeerd, het gaat niet kapot, gewoon in een kortere gevouwen riem worden geperst. Verder, de vervorming is elastisch. Zoals we weten, als de sterkte het breekpunt van koolstofnanobuizen overschrijdt, het zal crashen en nooit meer terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm.”

Een van de voordelen van grafold is dat het vouwen van een grafeen nanolint om grafold te maken veel gemakkelijker zal zijn dan het oprollen om een ​​koolstofnanobuis te maken. Plus, de mechanische eigenschappen van grafold kunnen worden aangepast door het vouwontwerp aan te passen, zoals het veranderen van de grootte, vorm, en aantal vouwen.

Algemeen, de resultaten van de simulaties bieden een nieuwe route voor het afstemmen van de eigenschappen van op grafeen gebaseerde nanomaterialen, wat kan leiden tot geavanceerde mechanische toepassingen. De onderzoekers hopen in de nabije toekomst experimenteel grafold te fabriceren.

“Er kunnen veelzijdige toepassingen zijn, ’ zei Zheng. “Zeg, men zou de elastische en lage tot middelmatige stijfheid van grafold kunnen gebruiken in toepassingen waar een grote demping vereist is.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.