Wetenschappers hebben zich laten inspireren door een van de oudste natuurlijke materialen om de buitengewone kwaliteiten van grafeen te benutten, een materiaal dat een revolutie teweeg zal brengen in velden van computers en batterijen tot composietmaterialen.

Vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , een studie van de Monash University onder leiding van professor Dan Li heeft vastgesteld, Voor de eerste keer, een effectieve manier om grafeen te vormen, die normaal gesproken in zeer dunne lagen bestaat, in bruikbare driedimensionale vormen door de structuur van kurk te spiegelen.

Grafeen wordt gevormd wanneer grafiet wordt afgebroken tot lagen van één atoom dik. In deze vorm, het is erg sterk, chemisch stabiel en een uitstekende geleider van elektriciteit. Het heeft een breed scala aan potentiële toepassingen, van batterijen die in een kwestie van seconden kunnen worden opgeladen, tot biologische weefselsteigers voor gebruik bij orgaantransplantatie en zelfs regeneratie.

Professor Li, van de afdeling Materiaalkunde, zei dat eerder onderzoek zich voornamelijk had gericht op de intrinsieke eigenschappen en toepassingen van de afzonderlijke vellen, terwijl zijn team de uitdaging aanging om de platen te engineeren tot macroscopisch bruikbare 3D-structuren.

"Wanneer de atomaire grafeenplaten aan elkaar worden geassembleerd om 3D-structuren te vormen, ze eindigen normaal gesproken met poreuze monolieten die broos zijn en slecht presteren, ' zei professor Li.

"Over het algemeen werd gedacht dat het hoogst onwaarschijnlijk was dat grafeen in een vorm kon worden gemanipuleerd die elastisch was, wat betekent dat het goed herstelt van stress of druk."

De onderzoekers gebruikten kurk, die licht en toch sterk is, als een model om deze uitdaging te overwinnen.

promovendus, Lin Qiu, ook van de afdeling Materiaalkunde, zei dat moderne technieken wetenschappers in staat hebben gesteld de structuur van dergelijke materialen te analyseren en het efficiënte ontwerp van de natuur te repliceren.

"De vezels in de celwanden van kurk zijn dicht op elkaar gepakt om de sterkte te maximaliseren en individuele cellen zijn verbonden in een honingraatstructuur die het materiaal zeer elastisch maakt, ' zei meneer Qiu.

Met behulp van een methode genaamd freeze casting, de onderzoekers waren in staat om chemisch gemodificeerd grafeen te vormen tot een 3D-structuur die kurk nabootste. De geproduceerde grafeenblokken waren lichter dan lucht, in staat om meer dan 50 te ondersteunen, 000 keer hun eigen gewicht, goede geleiders van elektriciteit en zeer elastisch - in staat om te herstellen van meer dan 80 procent vervorming.

"We hebben de buitengewone kwaliteiten van grafeen effectief kunnen behouden in een elastische 3D-vorm, die de weg vrijmaakt voor onderzoek naar nieuwe toepassingen van grafeen - van ruimtevaart tot weefseltechnologie, ' zei professor Li.

"Het nabootsen van de structuur van kurk heeft mogelijk gemaakt wat voor onmogelijk werd gehouden."