Графен - самый прочный, самый легкий и электропроводящий вариант углеродного соединения. Графен был найден К. Новоселовым и А. Геймом, работающими в Университете Манчестера, за что русские ученые были удостоены Нобелевской премии. Графен стал основой материала, в 10 раз более прочного и в 20 раз более легкого, нежели чем сталь, он обладает высокими электрическими, тепловыми, оптическими и химическими свойствами. Графен очень давно привлекает внимание ученых-материаловедов. Однако, в своем нормальном виде он имеет форму плоских листов, толщиной в один атом углерода, которые теоретически могут иметь любую длину и ширину. Для того, чтобы сделать графен более технологически приемлемым материалом, ему требуется придать трехмерную форму, но все предыдущие попытки сделать это приводили к тому, что значения всех основных параметров, в том числе и прочности конечного материала, снижались на несколько порядков по отношению к аналогичным параметрам графена. Группа ученых сконцентрировала свои усилия в большей части на геометрической конфигурации нового материала, нежели чем на его составе и структуре. Для они произвели анализ поведения графена в различных условиях с уровнем детализации вплоть до атомарного уровня. На базе полученных данных была составлена математическая модель, которая полностью соответствовала результатам экспериментов. И уже на базе этой модели исследователи провели изучение поведения графена при его сжатии и растяжении. Исследователи выяснили, что маленькие частицы графена, подвергнутые воздействию высокой температуры и давления, формируют прочные и стабильные пористые структуры, имеющие огромное значение соотношения площади поверхности к занимаемому объему. И из этого пористого материала можно достаточно простым путем создавать предметы и детали, которые способны выдерживать весьма значительные нагрузки. Материалы, имеющие «графеноподобную» трехмерную структуру могут использоваться для создания объектов из полимеров, бетона и т.п. При этом, такие объекты будут обладать высокой прочностью, долговечностью и превосходными теплоизолирующими свойствами. Кроме этого, пористые материалы могут выступать в роли электродов "вечных" аккумуляторных батарей, в качестве катализаторов и фильтрующих элементов, используемых в химической промышленности.

Рекомендуем к прочтению: