Verdens letteste og stærkeste materiale med grafen

Det har ikke skortet på drømme om, hvad det lette, stærke og elektrisk ledende materiale grafen kan bruges til. Men problemet med det myteomspundne grafen, der er blevet udråbt som fremtidens vidundermateriale, har været at dets todimensionelle struktur, der gør det svært at anvende i praksis.

Men nu har forskere ved MIT fremstillet små flager af grafen og bygget computermodeller af strukturen på atomart niveau. De små flager minder om organismer i naturen, som går under navnet diatoméer, og det har givet forskerne nyt håb om at omforme den todimensionelle grafen til et anvendeligt 3D-materiale.

For i stedet for at fokusere på selve grafen gik forskerne i gang med at undersøge, hvilke strukturer der ville være mest brugbare, hvis de var lavet af grafen.

Ud fra nye computermodeller, hvor hvert enkelt atom kan simuleres, blev der testet mulige strukturer, og forskerne besluttede derefter at forsøge at 3D-printe den stærkeste struktur, de kunne regne sig frem til.

Det førte til en opbygning, der minder om det, vi finder i koraller og andre levende organismer. Faktisk opdagede forskerne, at det var bedre at printe med tynde vægge frem for tykke. Det skyldes, at tynde vægge lettere giver efter for tryk, hvorimod tykke vægge bliver presset til et vist punkt og derefter bryder sammen.

Ikke lettere end luft

Tidligere har andre forskergrupper været ude med ideen om, at grafen kunne printes så let, at det i praksis ville være lettere end luft. Men med nye modeller fra MIT har forskerne vist, at det ikke er muligt; trykket fra den omkringliggende luft vil simpelthen får strukturen til at kollapse.

Det gør nu ikke den struktur, som MIT-forskerne valgte at printe, mindre imponerende: Hvis den var printet af grafen, ville den være cirka 10 gange stærkere end stål, men have en tæthed på bare 5 procent af stålet.

Så selvom forskerne ikke direkte har 3D-printet grafen, har de vist, hvordan et skelet af den mest optimale struktur for 3D-printet grafen skal se ud. Næste skridt i den proces ville være at lægge de fremstillede grafen-flager på strukturen og derefter fjerne skelettet.