Ingeniører opdager grafenes svaghed

(PhysOrg.com) -- Hvis du ejede en mekanisk enhed lavet af det stærkeste materiale, som menneskeheden kender, vil du ikke vide, under hvilke omstændigheder det kan mislykkes?

Det samme gjorde Chris Marianetti, en adjunkt i Columbia Engineerings afdeling for anvendt fysik og anvendt matematik.

Marianetti, hvis forskning fokuserer på modellering af materialers adfærd på atomær skala, var interesseret i grafens egenskaber, et et-atom-tykt ark kulstof med utallige højteknologiske applikationer, herunder mindre computere og længerevarende batterier.

Grafen har været i nyhederne på det seneste. Dette efterår, to britiske videnskabsmænd vandt Nobelprisen i fysik for deres forskning i materialet. I 2008 eksperimenter på Fu Foundation School of Engineering and Applied Science etablerede ren grafen som det stærkeste materiale, som menneskeheden kender.

James Hone, en lektor i maskinteknik, beskrev det på det tidspunkt som 200 gange stærkere end konstruktionsstål, bemærker, at det ville tage en elefant at bryde igennem et ark grafen, der er tykkelsen af ​​plastfolie. Finpudse, sammen med Jeffrey Kysar, lektor i maskinteknik, var en del af det fire-personers team, der beviste grafens uovertrufne styrke.

Med udgangspunkt i den banebrydende forskning, Marianetti begyndte at udforske, hvordan og hvorfor grafen går i stykker. Hans forskning viser, at når grafen udsættes for belastning ens i alle retninger, det omdannes til en ny struktur, der er mekanisk ustabil. Bikagearrangementet af carbonatomer drives mod isolerede sekskantede ringe, en ny krystal, der er strukturelt svagere. SEAS-forskerne håber at kunne bygge videre på hinandens arbejde, fortsætter med at fremme forståelsen af ​​dette supermateriale.

Forskningen blev finansieret af National Science Foundation og vil blive offentliggjort i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve .

"Dette er spændende på mange forskellige niveauer, " siger Marianetti. "Med nanoteknologi, der bliver mere og mere allestedsnærværende, at forstå karakteren af ​​mekanisk adfærd i systemer som grafen er af stor betydning. Vi tror, ​​at stamme kan være et middel til at konstruere egenskaberne af grafen, og derfor er det afgørende at forstå dets grænser."

Marianetti modtog sin B.S. og M.S. grader fra Ohio State University og hans ph.d. i materialevidenskab og teknik fra MIT. Før han kom til fakultetet på Columbia, han lavede post-doktoral forskning i fysikafdelingen på Rutgers University og i materialekemiafdelingen ved Lawrence Livermore National Laboratory.