Üsna palju on juba kirjutatud selle kohta, et grafeen päästab maailma tänu oma ainulaadsetele omadustele ja väljavaadetele laialdaseks kasutamiseks erinevates valdkondades. Kuid tegelikkuses oli vähe võimalusi näha elusuuruses tõendeid selle kohta, kuidas ja miks kuusnurksed võred on nii tugevad. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlastel see õnnestus. Nad hankisid hiljutistes katsetes grafeeni, mis osutus 5 protsenti tihedamaks ja kümme korda tugevamaks kui metall, mis näitab, et see on võimalik ka siis, kui komposiitdetail on tavalisest paberilehest suurem.
Kasutades ülitäpset arvutimudelit, printisid teadlased 3D kahe aatomi kuubikud käsnaga materjaliks ja allutasid seejärel neile survetestid. Nendes katsetes mängib kuju uskumatult olulist rolli. Kuup ise näeb välja nagu lilla käsn. Selle poorne struktuur näitab suurt pinda, mis suurendab tugevust, säilitades samal ajal väikese raskuse.
Võib-olla kõige huvitavam on see, et erinevad kuubikud reageerisid ootamatult erinevalt. Näiteks leiti, et paksemate seinte ja voldikutega kuup on suurema rõhu all kokkukukkumise suhtes vähem vastupidav. Erinevalt õhema struktuuriga kuubikutest, mis varisesid järk-järgult kokku, säilitades kuju peaaegu lõpuni, varises see see silmapilkselt nagu plahvatus.
Teadlaste sõnul on selle põhjuseks see, et õhemad seinad deformeeruvad järk-järgult, paksemad aga akumuleerivad deformatsioonienergiat, mis viib seejärel kohese varisemiseni. See viitab sellele, et lisaks materjali struktuurile on tugevuse tagamiseks oluline ka selle kuju.
"Võite materjali asendada millegi muuga," ütleb üks MIT-i spetsialist. "Geomeetria on domineeriv tegur."
Kus seda saab rakendada? Polümeeri või metalliosakesed saate katta grafeeniga ja seejärel eemaldada pärast termopõhist kõvenemist alusmaterjal. Selle tulemusel jääb kerge ja ülitugev grafeenistruktuur. Teadlaste arvates võiks materjali kasutada betoonsildades, vee filtreerimissüsteemides või keemilise töötluse seadmetes.
Sergei Lukavsky