Nowy supermarket węglowy jest osiem razy bardziej odporny niż grafen

Naukowcy stworzyli monokamowany amorficzny węgiel, który zwiększa oporność i czas trwania materiałów 2D i może być dość przydatny w gałęziach elektroniki i czujników.

Nowy i innowacyjny materiał oparty na węglu, Monocamada Amorficzny węgiel (MAC), rewolucjonizuje dziedzinę nauki materialnej poprzez znaczne zwiększenie oporności materiałów 2D.

Według opublikowanej w sprawie przez naukowców z Rice University, National University of Singapore (NUS) i Institute of Massachusetts Technology (MIT), Mac IS osiem razy bardziej odporne niż grafenco czyni go obiecującym kandydatem do zastosowań w elektronice, magazynie energii i zaawansowanych czujnikach, wyjaśnia.

Przez lata naukowcy materialni stanęli przed wyzwaniem równoważenia siły i odporności w materiałach 2D. Chociaż grafen jest jednym z najsilniejszych znanych materiałów, jego kruchość podatne na nagłe złamania Podczas tworzenia pękania. MAC ma jednak wyjątkową zdolność do odparcia propagacji pęknięć, co czyni go znacznie bardziej odpornym na napięcie.

Sekret największego oporu MAC polega na jego strukturze złożonej, która integruje regiony krystaliczne i amorficzne. W przeciwieństwie do doskonale uporządkowanej sześciokątnej struktury grafenu, struktura MAC zapobiega łatwo rozprzestrzenianie się pęknięć, pozwalając wchłaniaj więcej energii.

„Ta wyjątkowa konstrukcja zapobiega łatwym rozprzestrzenianiu się pęknięć, umożliwiając materiał Wchłania więcej energii przed wyjazdem”Wyjaśnił Bongki Shin, główny autor i student podyplomowy w dziedzinie materiałów i nanoinżynierii.

Aby zwiększyć oporność materiałów 2D, naukowcy zwykle stosują dwie strategie: Opór zewnętrznyco obejmuje dodanie nanostruktur wzmacniających i Wewnętrzny opórktóry modyfikuje wewnętrzną strukturę materiału. Struktura złożona w płaszczyźnie MAC jest przykładem ostatniego podejścia, co pokazuje, że włączenie uporządkowanych obszarów krystalicznych do nieuporządkowanej macierzy amorficznej może znacznie poprawić odporność na pękanie.

Zespół badawczy wykorzystał zaawansowane obrazy i symulacje, aby zrozumieć unikalne właściwości Maca. Naukowcy z University of Rice wykonali Testy przyczepności na miejscu W mikroskopie, który pozwolił im obserwować tworzenie się i propagowanie pęknięć w czasie rzeczywistym. Jednak naukowcy MIT wykorzystali symulacje dynamiki molekularnej do analizy sposobu, w jaki struktura atomowa MAC wpływa na jego energię pęknięć.

„Nie zostało to wcześniej zrobione, ponieważ tworzenie i wizualizacja ultra -cienkiego i nieuporządkowanego materiału w skali atomowej To jest niezwykle trudne– powiedział Yimo Han, adiunkt w dziedzinie materiałów i nanoinżynierii. „Jednak dzięki ostatnim postępom w syntezie nanomateriałów i obrazów o wysokiej rozdzielczości byliśmy w stanie znaleźć nowe podejście do zwiększania opornych materiałów 2D bez dodawania dodatkowych warstw”.

Odkrycia sugerują, że to strukturalne podejście do stwardnienia można zastosować do innych materiałów 2D, otwierając nowe ścieżki do projektowania silniejsze nanomateriały z dłuższymi.