Er is nieuw metamateriaal ontwikkeld dat honderden keren sterker is dan pure metalen. Onderzoekers van KAIST hebben een composiet nanomateriaal ontwikkeld. Het nanomateriaal bestaat uit grafeen ingebracht in koper en nikkel en vertoont sterktes van 500 keer en 180 keer, respectievelijk, groter is dan die van zuivere metalen. Het resultaat van de onderzoeksinspanning werd gepubliceerd op de online editie van 2 juli in Natuurcommunicatie logboek.

Grafeen vertoont sterktes die 200 keer groter zijn dan die van staal, is rekbaar, en is flexibel. Het Amerikaanse leger bewapeningsonderzoek, Development and Engineering Center ontwikkelde een grafeen-metaal nanomateriaal, maar slaagde er niet in de sterkte van het materiaal drastisch te verbeteren. Om de toename in sterkte te maximaliseren die wordt verleend door de toevoeging van grafeen, het KAIST-onderzoeksteam creëerde een gelaagde structuur van metaal en grafeen. Met behulp van CVD (Chemical Vapor Deposition) liet het team een ​​enkele laag grafeen groeien op een met metaal afgezet substraat, deponeerde vervolgens een andere metaallaag en herhaalde het proces om een ​​metaal-grafeen meerlagig composietmateriaal te produceren dat, daarmee een wereldprimeur behalen, een enkele laag grafeen gebruikt.

Microcompressietests binnen Transmission Electronic Microscope en Molecular Dynamics-simulatie toonden effectief het krachtverhogende effect en de dislocatiebeweging op atomair niveau. De mechanische eigenschappen van de grafeenlaag in het metaal-grafeencomposietmateriaal blokkeerden met succes de dislocaties en scheuren door externe schade die naar binnen konden reizen. Daarom vertoonde het composietmateriaal een sterkere sterkte dan conventionele metaal-metaal meerlaagse materialen.

Het koper-grafeen meerlagige materiaal met een interplanaire afstand van 70 nm vertoonde een 500 keer grotere (1,5 GPa) sterkte dan puur koper en nikkel-grafeen meerlagig materiaal met een interplanaire afstand van 100 nm vertoonde een 180 keer grotere (4,0 GPa) sterkte dan puur nikkel. Er werd gevonden dat er een duidelijk verband bestaat tussen de interplanaire afstand en de sterkte van het meerlaagse materiaal. Een kleinere interplanaire afstand maakte dislocatiebeweging moeilijker en verhoogde daarom de sterkte van het materiaal. Professor Han, die het onderzoek leidde, merkte op:"het resultaat is verbazingwekkend aangezien 0,00004% in gewicht grafeen de sterkte van de materialen honderden keren heeft vergroot" en dat "verbeteringen op basis van dit succes, vooral het mogelijk maken van massaproductie met roll-to-roll-proces of metaalsinterproces, bij de productie van lichtgewicht auto's en ruimtevaartuigen, onderdelen met ultrahoge sterkte kunnen mogelijk worden." Bovendien zei professor Han dat "het nieuwe materiaal kan worden toegepast op coatingmateriaal voor de constructie van kernreactoren of andere structurele materialen die een hoge betrouwbaarheid vereisen."