Neuartiges Graphen-Material vom MIT ist 10 Mal stärker als Stahl

Das Material Graphen ist schon seit längerem in aller Munde. Die bienenwabenförmige Anordnung von Kohlenstoffatomen verleiht Graphen ganz erstaunliche Eigenschaften. Das Material wird allseits für seine zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten geschätzt. In der Praxis wurde allerdings noch nicht wirklich demonstriert, wie stark Graphen wirklich sein kann und wie es diese Stärke erlangt. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT)hat diesen Zustand nun geändert. Das vom MIT entwickelte Graphen hat nur etwa 5 Prozent der Dichte von Stahl, ist aber 20 Mal so stark.

Stärke durch dreidimensionale Struktur

Das besondere an dem Graphen der Wissenschaftler: Statt einer zweidimensionalen Form hat es eine dreidimensionale Struktur. Diese Struktur erreichte das Team durch die Verwendung sehr genauer Computermodelle. Der so entstandene Graphen-Würfel ist porös und hat daher mehr Oberflächenstruktur, die ihm Festigkeit verleiht. Außerdem sorgt die poröse Struktur für ein niedriges Gewicht.

Die Wissenschaftler waren überrascht, als sie feststellten, dass die Quadrate bei dickerer Wandstärke deutlich instabiler waren als die mit dünneren Wänden. Während erstere bei Drucktests explosionsartig zerbarsten, behielten letztere ihre Form bei und fielen schließlich kontrolliert zusammen.

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Zahlreiche Anwendungsbereiche sind denkbar

Das MIT-Team begründet diesen Umstand damit, dass die dickeren Wände die durch den Druck ausgeübte Kraft als Spannungsenergie speichert und dann auf einmal entlässt, während die dünneren Wände kontinuierlich verformt werden. Daraus leiteten sie ab, dass Graphen als Material für die Härte zwar eine Rolle spielt, es aber primär um die geometrische Form geht.

You can replace the material itself with anything. The geometry is the dominant factor„, so der Chef von der Abteilung für Civil and Environmental Engineering am MIT.

Eine Möglichkeit zur Anwendung dieser Entdeckungen wäre eine Struktur, bei der ein Polymer mit Graphen bestrichen und der Polymer anschließend durch Druck und Hitze zerstört wird, während die Graphen-struktur beibehalten wird. So könnten ultraleichte, widerstandsfähige Materialien geschaffen werden, die etwa in Brücken oder Wasserfiltern verwendet werden könnten.

via endgadget.com