Verdens letteste materiale Aerografit og dets bizzare egenskaber

I aerografit bruges grafitafstøbninger nu til at fremstille verdens letteste materiale, endnu lettere og stivere end aerogel. Materialet som er skabt af forskere fra Kiel og Hamborg (se link til artikel i Advanced Materials) er kulsort, hårdt, elektrisk ledende og er duktilt - hvilket vil sige at det i modsætning til aerogel er formbart. Det er lavet af et stærkt spindelvæv af grafit, der er "støbt" udenpå en tre-dimensionel ramme af zink-oxid nanotråde (se billedet). Når først zink-oxid rammen forsigtigt er ætset væk, står du tilbage med verdens letteste materiale - med en tæthed på kun 0.2 milligram per kubikcentimeter - aerogels vejer typisk 3 mg/cm3 (wikipedia).

Det er 6 gange lettere end luft - men så har man vist også fraregnet den luft det indeholder, som er ca. 1.2 mg/cm3 ved stuetemperatur.

*

* **(ZnO nanotråde i et tetrapodalt - hvis der er noget der hedder det - netværk) *

* *** (Efter ætsning af ZnO udgør de nanometer tynde grafit-afstøbninger materialet aerografit)*

Det får jeg til at en kubikmeter af dette besynderlige kulstof materiale skulle veje det samme som et glas vand - uden glas!

Men hør nu blot:

Trods den lave massefylde, kan aerografit komprimeres 95% og trækkes ud igen, tilsyneladende uden at blive beskadiget, og i modsætning til almindelige materialer, bliver det - somme tider - endnu stærkere af den ekstreme deformation.

*(Plottet viser Youngs modulus - elasticitetsmodulet - som funktion af tætheden - plottet som specifik volumen, invers tæthed. Youngs modul er noget i retning af 15 kPa - ikke specielt imponerende, før man tager den ekstremt lave densitet med i betragtning). *

Og mens grafen normalt bryster sig af at være optisk transparent (så vi kan lave solceller og touchscreens og så videre), går aerografit den modsatte vej: det er det sorteste sort, med en meget høj (hvor høj præcis?) lys absorption, formentlig fordi lyset kan trænge en smule ind i materialet og derinde bliver spredt og absorberet meget effektivt. Samme teknik bruges i mange moderne højeffektive solcellemateriale. Nå ja - så er materialet på grund af sit store indhold af luft (det er stort set ikke andet) ekstremt vandafvisende (hydrofobt). "Og hvad kan vi så med et sådant materiale?"

Det er oplagt at se på batteriteknologi, hvor porøse kulstof materialer allerede undersøges på grund af det høje overfladeareal (som må være absurd højt for aerografit), kombineret med god elektrisk ledningsevne. Dette betyder at store mængder ladning kan ophobes per vægtenhed, hvilket såvidt jeg ved er en af de vigtigste "figures-of-merit" for batterier og superkapacitorer. Det er også interessant at materialet kan omformes mekanisk - jeg forestiller mig en slags sort modeller-materiale der kan trykkes til en hvilken som helst form, måske gentagne gange.

"Og hvad så mere?" **Ja, det er (med en vis sandsynlighed) *dig *der er ingeniør... hvad kan sådan et materiale bruges til ?

(i vores makro-verden bruges tetrapoder blandt andet som diger, men det er nok ikke den mest oplagte anvendelse på nanoskale Eksternt billede

Peter Bøggilds billede
Peter Bøggild
er professor i nanoteknologi på DTU. På NanoBlogien skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.

Kommentarer (23)

Jeg har selv tænkt tanken, at hvis man kunne lave en stiv ballon og derefter pumper luften ud af den - så vil man have en vakuum-ballon.

Men efter at have snakket med det med en ven, der har en P.hD i nanoteknologi er jeg blevet klogere på om det vil kunne lade sig gøre.

Der findes nemlig ikke materialer, som er tætte og og samtidigt lette nok til, at man kan undgå, at vakuumet vil suge atomer og molekyler fra den omkringliggende atmosfære til sig - og vakuumet vil med tiden aftage. Altså, istedet for at gassen vil sive AF ballonen, vil gassen sive I ballonen.

Men det er en sjov tanke :)

  • 0
  • 0