211service.com
Sådan laver du grafenpapir
Kulfibre blev udviklet i 1950'erne og har siden været med til at revolutionere design, fremstilling og ydeevne af alt fra yachter og fly til biler og cykler.
Nu, 60 år senere, ser et nyt materiale ud til at have en lignende effekt: grafenpapir.
For øjeblikket er det kun muligt at lave grafen i små rester. Så tricket med at skalere det op er at finde måder at stable disse ark og binde dem sammen for at gøre noget større. Problemet er, at ingen endnu har formået denne bedrift.
I dag beregner Yilun Liu og venner ved Tsinghua University i Beijing ud fra de første principper, hvordan sådan et materiale kan være.
Tricket med at gøre grafenpapir stærkt er at finde måder at binde små ark grafen sammen ende-til-ende for at lave et større ark, men også at binde lag sammen ved hjælp af bindinger mellem dem. Mange biologiske materialer bruger det samme trick til at øge deres styrke, materialer som knogler, tænder og perlemor.
Selvfølgelig er disse materialer kun så stærke som deres svageste led. Så Yilun og co har beregnet, hvilken slags styrke vi kan forvente af grafenpapir.
Deres svar er, at det afhænger af typerne af tværbindinger, deres styrke, antal og om de hurtigt omdannes efter de er brudt, som epoxy- og hydroxylgrupper gør.
Denne tilgang giver ingeniører mulighed for at designe materialet i overensstemmelse hermed. Faktisk kan den nye model også bruges til at designe andre papirtyper, så det kan være muligt at forbedre egenskaberne for alle slags tynde lagdelte ark.
Yilun og cos model giver en række interessante forudsigelser. For eksempel siger det, at forbindelserne mellem grafenlag vil øge afstanden mellem dem og derved reducere tætheden til omkring halvdelen af grafit. Så grafenpapir vil ikke kun være stærkt, men også meget let.
Det eneste, det mangler nu, er, at nogen går videre og laver et ark med disse ting. Og hvis det en dag kan laves billigt og nemt nok, vil vi se det overalt – både i og uden for vores kroppe.
Ref: arxiv.org/abs/1105.0138 : Mekaniske egenskaber af grafenpapirer
Du kan nu følge Physics arXiv Blog på Twitter