Studiuesit në Institutin e Teknologjisë në Massachusetts (MIT) kanë prodhuar një nga materialet më të forta dhe më të lehta të njohur nga kompresimi dhe shkrirja e thekonve të grafenit, një formë dy-dimensionale e karbonit. Dendësia e saj e llogaritur ishte vetëm 5% e dendësisë së çelikut me një rritje dhjetëfish në forcën e saj. Puna përkatëse u botua në revistën Science Advances.
Në formën e tij origjinale, grafeni konsiderohet më i forti nga të gjitha materialet e njohura, dhe studimet e tij teorike filluan në fund të dyzetave të shekullit të kaluar. Ky është kristali i parë dy-dimensional në botë i marrë nga Andrey Geim dhe Konstantin Novoselov në 2004 nga filmat më të hollë të grafit në një substrat të oksiduar të silikonit. Për këtë arritje, ata u dha Çmimi Nobel në Fizikë gjashtë vjet më vonë.
Që nga fillimi i grafenit, janë zhvilluar metoda për prodhimin e tij në një shkallë industriale. Disa përparime janë arritur tashmë në këtë, megjithatë, nuk ka qenë ende e mundur që me sukses ta shndërrojë atë në një formë efektive tre-dimensionale - vetitë e rëndësishme të këtij materiali të jashtëzakonshëm u humbën dhe forca e tij ishte disa urdhra të madhësisë më e ulët sesa parashikohej.
Për të zgjidhur këtë problem, inxhinierët në MIT u përqendruan në konfigurimin e kërkuar gjeometrik të grafenit pjesa më e madhe. Ata analizuan sjelljen e tij deri në nivelin atomik, dhe më pas përdorën të dhënat e marra për të krijuar një model matematik dhe simulim kompjuterik. Përfundimet përfundimtare ishin saktësisht në përputhje me vëzhgimet eksperimentale, të cilat fillimisht u kryen me modele të zmadhuara një mijë herë nga materiale të tjera, të shtypura në një printer 3D me rezolucion të lartë.
Sipas Markus Buehler, shefi i inxhinierisë civile dhe mjedisore në MIT, materialet 2D zakonisht nuk janë shumë të dobishme për krijimin e objekteve 3D që mund të përdoren në ndërtimin e ndërtesave. Por modelimi kompjuterik bëri të mundur kapërcimin e këtij problemi dhe gjeometria u bë faktori përcaktues për suksesin.
Si rezultat, studiuesit ishin në gjendje të krijonin një material poroz të fortë dhe të qëndrueshëm duke ngjeshur dhe ngrohur thekon të vogla grafeni. Struktura e saj, që të kujton disa korale dhe diatome mikroskopike, ka një sipërfaqe të madhe në raport me vëllimin. Njihet si një tiroide - një formë e përsëritur e vazhdueshme me një sipërfaqe minimale periodike trefishe, të përshkruar nga Alan Schoen nga NASA në 1970.
"Rezultatet tregojnë se aspekti thelbësor i formave të reja tre-dimensionale ka të bëjë më shumë me konfigurimin e tyre të pazakontë gjeometrik sesa me vetë materialin," vuri në dukje në MIT.
Sipas inxhinierëve të institutit, një gjeometri e tillë mund të zbatohet edhe në materiale strukturore në shkallë të gjerë në ndërtim, të tilla si betoni. Dhe kjo strukturë poroze jo vetëm që do të sigurojë forcë të rritur, por edhe izolim të mirë termik falë ajrit brenda tij.
"Ju ose mund të përdorni grafen të vërtetë si një material, ose të aplikoni gjeometrinë që zbuluam në kombinim me materiale të tjera, të tilla si polimere ose metale," përfundoi Markus Buehler.
