Jak vyrobit grafenový papír

Uhlíková vlákna byla vyvinuta v 50. letech 20. století a od té doby pomohla revolucionizovat design, výrobu a výkon všeho od jachet a letadel po auta a jízdní kola.

Nyní, o 60 let později, se zdá, že nový materiál bude mít podobný dopad: grafenový papír.

V tuto chvíli je možné vyrobit grafen pouze v malých útržcích. Takže trik při zvětšování je najít způsoby, jak tyto listy naskládat a spojit je dohromady, aby bylo něco větší. Potíž je v tom, že tento výkon se ještě nikomu nepodařilo.

Dnes Yilun Liu a kamarádi z univerzity Tsinghua v Pekingu počítají z prvních principů, jaký by takový materiál mohl být.

Trik, jak vyrobit grafenový papír pevným, je najít způsoby, jak spojit malé listy grafenu dohromady end-to-end za účelem vytvoření většího listu, ale také spojit vrstvy dohromady pomocí vazeb mezi nimi. Mnoho biologických materiálů používá stejný trik ke zvýšení své pevnosti, materiály jako kosti, zuby a perleť.

Tyto materiály jsou samozřejmě jen tak silné, jak silné je jejich nejslabší článek. Takže Yilun a spol spočítali, jakou pevnost můžeme očekávat od grafenového papíru.

Jejich odpovědí je, že to závisí na typech příčných vazeb, jejich síle, počtu a na tom, zda se po rozbití rychle reformují jako epoxidové a hydroxylové skupiny.

Tento přístup umožňuje inženýrům navrhnout materiál odpovídajícím způsobem. Ve skutečnosti lze nový model použít i pro navrhování jiných papírů, takže může být možné zlepšit vlastnosti všech druhů tenkých vrstvených listů.

Model Yilun and co přináší řadu zajímavých předpovědí. Například říká, že spojení mezi vrstvami grafenu zvětší vzdálenost mezi nimi, čímž se sníží hustota asi na polovinu hustoty grafitu. Grafenový papír tedy bude nejen pevný, ale také velmi lehký.

Vše, co teď potřebuje, je někdo, kdo bude pokračovat a vytvoří list těchto věcí. A pokud to jednoho dne bude možné vyrobit levně a dostatečně snadno, uvidíme to všude – uvnitř i vně našeho těla.

Ref: arxiv.org/abs/1105.0138 : Mechanické vlastnosti grafenových papírů

Nyní můžete sledovat blog Physics arXiv na Cvrlikání

skrýt