Графен – один из рекордсменов по прочности на разрыв, но вот с прочностью на излом дела у него обстоят не так хорошо. Впрочем, химики недавно научились бороться и с этим, использовав ещё одно замечательное достижение нанотехнологий – углеродные нанотрубки. Исследование описано в научной статье, опубликованной в журнале ASC Nano группой во главе с Эмили Хакопян (Emily Hacopian) из Университета Райса в США.
Для борьбы с хрупкостью графена авторы использовали примерно тот же метод, что придаёт прочность железобетону: армирование. В качестве арматуры химики внедрили в чудо-материал углеродные нанотрубки, полученные методом осаждения из газовой фазы.
В результате графен стал более чем в два раза прочнее на излом. У чистого графена вязкость разрушения равна 4 мегапаскаля. После армирования она стала равняться 10,7 мегапаскаля.
Как показали микроснимки, нанотрубки мешают трещинам рассекать материал по прямой. "Арматура" вынуждает их змеиться, принимать зигзагообразные формы. Это и затрудняет разрушение модифицированного графена. Кроме того, нанотрубки ещё и помогают повреждённому материалу сохранять электрическую проводимость.
Помимо экспериментов, авторы произвели и компьютерное моделирование. Это позволило им изучить образование трещин в динамике, а не только на статичных изображениях. Результаты моделирования полностью совпали с данными опытов.
Графен, ставший более прочным на излом, будет очень полезен, например, при создании гибкой электроники. Исследователи надеются, что в будущем армирование двумерных материалов будет применяться не только к графену, но и к его многочисленным аналогам.
К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о том, как графен добавляют в асфальт, делают из него уникальные датчики, фильтры для воды и искусственную кожу. Не забыли мы и об углеродных нанотрубках, рассказав, как из них изготовляют пластмассу, транзисторы и даже искусственные мышцы.
