Et gennembrud på papir, der er stærkere end stål

(PhysOrg.com) - University of Technology, Sydney -forskere har rapporteret bemærkelsesværdige resultater i udviklingen af ​​et kompositmateriale baseret på grafit, der er tyndt som papir og ti gange stærkere end stål.

I arbejde, der for nylig blev offentliggjort i Journal of Applied Physics, et UTS -forskerhold under tilsyn af professor Guoxiu Wang har udviklet reproducerbare testresultater og nanostrukturelle prøver af grafenpapir, et materiale med potentiale til at revolutionere bilindustrien, luftfart, elektriske og optiske industrier.

Grafenpapir (GP) er et materiale, der kan behandles, omformet og reformeret fra sin oprindelige råmaterialetilstand - grafit. Forskere ved UTS har med succes formalet den rå grafit ved at rense og filtrere den med kemikalier for at omforme og reformere den til nanostrukturerede konfigurationer, som derefter behandles til ark så tynde som papir.

Disse grafen nanosheet stakke består af monolags sekskantede kulstof gitter og er placeret i perfekt arrangerede laminære strukturer, der giver dem enestående termisk, elektriske og mekaniske egenskaber.

Ved hjælp af en syntetiseret metode og varmebehandling, UTS -forskerteamet har produceret materiale med ekstraordinær bøjning, stivhed og hårdhed mekaniske egenskaber. Sammenlignet med stål, den forberedte læge er seks gange lettere, fem til seks gange lavere densitet, to gange hårdere med 10 gange højere trækstyrke og 13 gange større bøjningsstivhed.

Lederforsker Ali Reza Ranjbartoreh sagde, "Ingen andre har brugt en lignende produktions- og varmeprøvningsmetode til at finde og udføre sådanne usædvanlige mekaniske egenskaber for grafenpapir. Vi er bestemt langt foran andre forskningssamfund."

"De usædvanlige mekaniske egenskaber ved syntetiseret GP gør det til et lovende materiale til kommercielle og tekniske applikationer.

"Det er ikke kun lettere, stærkere, hårdere og mere fleksibel end stål, det er også et genanvendeligt og bæredygtigt fremstillbart produkt, der er miljøvenligt og omkostningseffektivt i brugen. "

Ranjbartoreh sagde, at resultaterne lover store fordele ved brugen af ​​grafenpapir i bil- og luftfartsindustrien, muliggøre udvikling af lettere og stærkere biler og fly, der bruger mindre brændstof, generere mindre forurening, er billigere i drift og økologisk bæredygtige.

Han sagde, at store luftfartsvirksomheder som Boeing allerede er begyndt at udskifte metaller med kulfiber og kulstofbaserede materialer, og grafenpapir med dets uforlignelige mekaniske egenskaber ville være det næste materiale, de kunne udforske.

Produktionen af ​​GP fra grafit giver også en bemærkelsesværdig mængde merværdi til minedrift, materialeforarbejdnings- og fremstillingsindustrier i Australien. I det sidste årti, metaller er i stigende grad og hurtigt blevet erstattet med kulstofbaserede materialer.

Australske miner har enorme grafitressourcer, hvilket gør det nye materiale til en gunstig mulighed for industrien som en økonomisk, hjemmelavede og teknologiske fremskridt i verdensklasse til masseproduktion og industriel anvendelse.

UTS -forskningsgruppens resultater er blevet offentliggjort i artiklen "Avancerede mekaniske egenskaber ved grafenpapir" i den aktuelle udgave af Journal of Applied Physics .