Të gjitha llojet e materialeve po përdoren në shtypjen 3D këto ditë, Kevlar dhe najlone të përforcuar me lesh xhami. etj. Por ndërsa është e vërtetë që forca e materialeve është e rëndësishme, ashtu si edhe struktura e brendshme e objektit 3D të shtypura. Kohët e fundit, një grup studiuesish nga MIT zhvilloi një nga materialet më të forta por më të lehta duke ngjeshur dhe shkrirë grimcat e grafenit.
Deri më tani, studiuesit kanë pasur vështirësi në shndërrimin e forcës dy-dimensionale të grafenit në struktura tre-dimensionale. Por dizajni i ri nga MIT, a konfigurimi i grafenit i ngjashëm me a sfungjer, mund të jetë dhjetë herë më i fortë se çeliku, me një dendësi prej vetëm pesë përqind.
Gjetjet e ekipit kërkimor MIT u raportuan së fundmi në revistën Science Advances. Artikulli u bashkautor nga Markus Buehler, profesor i inxhinierisë McAfee dhe shef i Departamentit të Inxhinierisë Civile dhe Mjedisit të MIT (CEE); Studiuesi shkencor i EQL Zhao Qin; Student i diplomuar Gang Seob Jung; Dhe Min Jeong Kang Meng, klasa e vitit 2016.
Në gjeometrinë e strukturës së Grafenit është çelësi
Gjetjet e tyre, sipas MIT, zbulojnë se "aspekti thelbësor i formave të reja 3D ka të bëjë më shumë me konfigurimin e tij të pazakontë gjeometrik sesa me vetë materialin, duke sugjeruar që veti të ngjashme mund të merren nga një larmi materialesh nëse përdorim karakteristika të ngjashme gjeometrike. »
Ekipi prodhoi një strukturë e qëndrueshme dhe e fortë që i ngjan koraleve dhe krijesave mikroskopike të njohura si diatome, duke përdorur një kombinim të nxehtësisë dhe presionit për të ngjeshur thekon të vogla të grafenit. Format që rezultojnë kanë një sipërfaqe të madhe në proporcion me vëllimin e tyre dhe janë jashtëzakonisht të forta. Ato duken si topa Nerf - ato janë objekte të rrumbullakosura, por plot vrima. Këto forma komplekse njihen si xhiroide., dhe Buehler tha se është "ndoshta e pamundur" t'i krijosh ato duke përdorur prodhime konvencionale. Për provat laboratorike, ekipi përdori modele të shtypura 3D të xhiroideve, të zmadhuara mijëra herë më shumë se madhësia e tyre natyrore.
Ekipi i nënshtroi modelet 3D në prova të ndryshme mekanike të tërheqjes dhe shtypjes, duke përdorur modelet e tyre teorike për të simuluar përgjigjen mekanike nën ngarkesë. Në një nga mostrat tona ata fituan atë me një 5% e dendësisë së çelikut merret 10 herë më e fortë se materiali në fjalë".
Materiali grafen 3D, i formuar nga sipërfaqe të lakuara nën deformim, reagon si fletë letre. Letra mund të rrudhet lehtë, sepse nuk është e fortë përgjatë gjerësisë dhe gjatësisë së saj. Por kur letra është mbështjellë në një tub, forca përgjatë gjatësisë së tubit është shumë më e madhe. Rregullimi gjeometrik i thekonve të grafenit pas trajtimit ka një konfigurim të ngjashëm.
Zbatime të mundshme
Ndër aplikimet e mundshme, bie në sy se mund të përdoren tiparet gjeometrike të zbuluara me materiale të tjera, të tilla si polimere ose metale, në mënyrë që të merrni avantazhe të ngjashme të fuqisë me një kosto më të ulët të prodhimit. Ekziston gjithashtu mundësia e përdorimit të polimerit ose grimcave metalike si shabllone, duke përdorur një rezervuar kimik të avullit para trajtimeve të nxehtësisë dhe presionit për t'i mbuluar ato me grafen. Më pas, polimeri ose metali mund të hiqen në mënyrë që të mbajnë grafenin 3D në formën e tiroides. Kjo gjeometri poroze mund të përdoret kur ndërtohen struktura të mëdha, si një urë. Madje do të siguronte izolim të mirë për urën, për shkak të sasisë së hapësirës ajrore të mbyllur.