Что собой представляет 3D графен
Массачусетский технологический институт (MIT) является одним из наиболее престижных учебных заведений мира, научная работа в котором не прекращается ни на день. К одной из отраслей деятельности университета относятся и 3D технологии. Причем о своих успехах в этой сфере ученые сообщают не так уж и редко. В этот раз команда исследователей из MIT впечатлила мир еще одним потрясающим открытием: с помощью 3D принтера ученые разработали уникальную объемную структуру – 3D графен, по прочности превосходящий сталь при гораздо меньшей плотности. Такое открытие стало результатом длительных исследований одного из самых прочных и легких материалов в мире. Графен представляет собой двухмерную структуру, воспроизвести которую в объеме до этого момента не представлялось возможным. Однако благодаря 3D печати и многочисленным экспериментам исследователям все же удалось добиться значительного результата.
3D графен: разработка
Сперва раскроем технологию создания объемной структуры. Она производится посредством сжатия и сплавления небольших «хлопьев» графена друг с другом. За счет этого и получается объемный 3D графен, по прочности в 10 раз превосходящий сталь, и составляющий лишь 5% от ее плотности. Идея такого алгоритма действий появилась у ученых в результате исследования современных производственных технологий, и 3Д печати в том числе. Суть заключается в том, что для достижения прочности структуры ее форма столь же важна, сколь и свойства исходного материала. Именно 3D печать и 3D принтеры позволяют инженерам смело экспериментировать с самыми разнообразными проектами. Один из таких опытов и привел к удивительному открытию, которое в перспективе может повлиять практически на каждую сферу промышленности.
Особенности 3D графена
3D графен обладает необычными свойствами, среди которых упомянутые выше прочность и легкость. Помимо этого, во время исследований ученые обнаружили, что при сжатии графен ведет себя подобно сложенной бумаге. В развернутом виде ее легко скомкать, но стоит сложить лист в несколько раз, и его прочность возрастает в разы. Чешуйки графена также расположены особым образом, что обеспечивает дополнительную жесткость. После того, как первый образец был готов, ученые решили узнать, насколько прочный 3D графен вообще можно изготовить. Таким образом, они и подошли к имеющемуся результату. После этого был проведен анализ расположения чешуек графена, на основе которого исследователям удалось частично восстановить подобную структуру с помощью 3Д принтера.
3D графен: практическое значение
Результатом применения 3Д печати стало потрясающее открытие: полученная структура может быть воссоздана с применением других материалов. Таким образом возможно получить архитектуру повышенной прочности при минимальных затратах. 3D графен имеет особую структуру, называемую гироид. Ее очень сложно воспроизвести, но благодаря 3D принтеру это представляется возможным. Команда использовала 3D модель структуры, увеличенную до тысячи раз, для качественного проведения тестирования. В перспективе это открытие может повлечь за собой изменения во многих отраслях. К примеру, пористая геометрия позволяет применять 3D графен в системах фильтрации воды.
