Attraverso lo studio della geometria delle strutture forti, il team di ricerca del MIT ha messo a punto un nuovo materiale basato sul grafene che è ben dieci volte più resistente e con una densità pari al 5% dell’acciaio. L’innovativo materiale, promette di essere leggerissimo ma allo stesso tempo di avere una resistenza senza eguali.
Il grafene, nella sua forma 2D, è ritenuto il più forte tra tutti i materiali noti. Questi materiali bidimensionali hanno una forza eccezionale e proprietà elettriche uniche, tuttavia “a causa della loro straordinaria sottigliezza, tali materiali non sono molto utili per la fabbricazione di materiali tridimensionali da utilizzare per la realizzazione di veicoli, edifici, o dispositivi”, spiega Markus Buehler del Mit, tra gli autori della ricerca.
La difficoltà per i ricercatori, finora, è stata dunque quella di cercare di tradurre tale forza in materiali 3D utilizzabili. La sfida di realizzare una struttura 3D di un materiale 2D è che la struttura atomica del materiale, deve essere modificato mediante metodi di produzione, cioè fusione e raffreddamento in stampa 3D.
La vera chiave del successo di quest’ultima ricerca del MIT, sta nella geometria delle nuove forme 3D, più che nel materiale stesso. Infatti, i ricercatori sono riusciti a comprimere e fondere piccoli fiocchi di grafene con una combinazione di calore e pressione. Per arrivare a tale conclusione gli studiosi del MIT hanno esaminato il comportamento del materiale fino alla sua struttura atomica, arrivando a ottenere una forma matematica che somiglia molto alle osservazioni sperimentali.
Questo processo ha prodotto una struttura forte e stabile, la cui forma ricorda quella di alcuni coralli e creature microscopiche chiamate diatomee.
Una volta create queste strutture 3D, i ricercatori hanno creato una varietà di modelli 3D e li hanno sottoposti a vari test, dimostrando che queste forme, che hanno una superficie enorme in rapporto al loro volume, sono incredibilmente forti: uno dei campioni ha mostrato di avere il 5 per cento della densità dell’acciaio e 10 volte la sua forza.
Dal momento, inoltre, che la robustezza di tali materiali dipende anche dalla struttura geometrica, anche altri materiali, forti e leggeri come il grafene, potrebbero essere resi più resistenti con una struttura tridimensionale.
Adesso il MIT guarda già oltre, cercando di capire i possibili e reali usi per il materiale che, grazie alla sua struttura allo stesso tempo leggera e super forte, potrebbe essere adoperata in diversi ambiti, dal calcestruzzo per i ponti ai sistemi di filtraggio di acqua o sostanze chimiche.
Fonte: tomshw.it
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