Nanomaterialer viser uventet styrke under stress

Nanomaterialer, som er materialer med dimensioner i størrelsesordenen nanometer (en milliardtedel af en meter), har vist sig at udvise uventet styrke under stress. Dette fund, rapporteret i en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, kan have konsekvenser for design af nye materialer til en række forskellige applikationer, såsom i rumfarts- og bilindustrien.

Undersøgelsen, ledet af forskere ved University of California, Berkeley, fokuserede på opførselen af ​​grafen, et todimensionelt materiale lavet af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter. Grafen er kendt for sin exceptionelle styrke og stivhed, men det er også skørt, hvilket betyder, at det nemt kan gå i stykker under stress.

I undersøgelsen brugte forskerne en teknik kaldet nanoindentation til at undersøge de mekaniske egenskaber af grafen på nanoskala. De fandt ud af, at grafen udviste en overraskende evne til at modstå stress uden at gå i stykker. Selv når det blev udsat for meget høje belastninger, var grafen i stand til at deformere elastisk, hvilket betyder, at det vendte tilbage til sin oprindelige form, når spændingen blev fjernet.

Forskerne tilskriver grafens uventede styrke til dets unikke atomare struktur. Det sekskantede gitter af carbonatomer i grafen skaber et meget stærkt netværk af bindinger, der modstår deformation. Derudover tillader den todimensionelle karakter af grafen en høj grad af fleksibilitet, som tillader materialet at deformeres uden at gå i stykker.

Resultaterne af denne undersøgelse kan have vigtige konsekvenser for design af nye materialer til en række forskellige anvendelser. For eksempel kan grafens evne til at modstå stress uden at gå i stykker gøre det til et lovende materiale til brug i rumfarts- og bilindustrien, hvor lette og stærke materialer er afgørende. Derudover kan grafens fleksibilitet gøre det nyttigt til applikationer inden for fleksibel elektronik og sensorer.

Forskerne planlægger yderligere at undersøge de mekaniske egenskaber af grafen og andre todimensionelle materialer for bedre at forstå deres potentiale for brug i fremtidige teknologier.