Алюминий

Благодаря комплексу ценных свойств, таких как легкость, коррозионная стойкость, высокая пластичность, электропроводность в сочетании с широкой распространенностью,  алюминий применяется сегодня практически во всех отраслях.

Далее

Композитный материал на основе меди и графена в 500 раз прочнее чистой меди

Композитный материал на основе меди и графена в 500 раз прочнее чистой меди

Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) создали композитные материалы с использованием графена, которые в 500 раз прочнее изначальных. Это первый случай, когда графен был успешно использован для создания прочных композитных материалов. Из-за микроскопического количества использованного графена, вес которого в общей массе полученного материала составил 0,00004%, этот прорыв может привести к более скорому коммерческому применению графеновых сплавов, чем чистого графена, который до сих пор затруднительно производить в больших количествах.

На данный момент никого не может удивить, что графен, который получил за последние годы множество титулов, включая звание самого прочного материала, известного человеку, используется для создания прочных композиционных материалов. В этом случае исследователи создали материал из графена и меди, который имеет в 500 раз больший предел прочности по сравнению с чистой медью (1,5 ГПа) и никель-графеновый композит, который имеет в 180 раз больший предел прочности, чем никель (4 ГПа). При этом у самого графена этот предел намного выше - 130 ГПа, что примерно в 200 раз больше, чем у стали (600 МПа). При 1.5 ГПа медно-графеновый сплав примерно на 50% прочнее титана и в три раза прочнее конструкционных сплавов алюминия.

Для создания композитов специалисты используют процесс, называемый химическое осаждение из паровой фазы (chemical vapor deposition, CVD), чтобы вырастить монослой (толщиной один атом) графена. Эти монослои затем наносят на тонкую пленку из металла (меди или никеля). Другой слой металла затем выпаривают (метод осаждения) поверх графена. Этот процесс повторяется, пока у вас не получается «бутерброд», состоящий из нескольких слоёв металла и графена. Были испытаны различные толщины листа металла (между 70 нм и 300 нм) и обнаружено, что более тонкие слои приводят к созданию более прочных композитов. Поскольку графен является столь тонким, его количество настолько мало, как уже сказано выше.

Причина прочности этих композитов заключается в том, что графен останавливает атомы металла от скольжения и смещения со своих позиций под нагрузкой. В твёрдом металле под нагрузкой атомы будут легко соскальзывать, что приводит к разрушению. Слои графена останавливают атомы металла от скольжения – они физически не могут пройти через сверхпрочный графен - так что переломы не образуются. Перед нами, по существу, металлический эквивалент железобетона. Именно по этой причине металлы почти всегда используются в виде сплава - сочетание атомов металлов с различными размерами и их плоскости намного сложнее сместить относительно друг друга.

Теперь исследователи должен найти способ массового производства этих композитов, желательно рулонами или в процессе спекания металла. Эти композиты могли бы найти множество применений в автомобильной и аэрокосмической промышленности, как новый инструмент для инженеров-строителей и промышленного дизайна. Сам факт того, что мы теперь знаем, что графен может быть использован в качестве составной части, является большой новостью: если графен может превратить мягкую медь в прочный конструкционный материал, представьте, что он может сделать с титаном, сталью, или коммерческими полимерами типа кевлара.