Китайські вчені створили міцний і пружний метаматеріал з графенового аерогеля. Спресувавши цеглу з гелю відновленого оксиду графену, дослідники отримали матеріал, який витримав стискаючий тиск в 47 мегапаскалей, деформації більше 97 відсотків, володів високою електричною провідністю і стійкістю до температур до 750 градусів Цельсія. Автори статті, опублікованої в, стверджують, що кількість складових частин метаматеріалу не має верхньої межі і він може служити будівельним матеріалом для масштабних споруд.
Графен - це шар решітки шестикутників з атомів вуглецю. Особливий інтерес речовина становить завдяки примітним фізичним властивостям, у тому числі винятковою механічною міцністю.
У 2012 році вченим вдалося синтезувати графеновий аерогель - тривимірну пористу структуру, в якій гексагональні площини безперервно з'єднані ковалентними зв'язками. Практичне застосування аерогелів обмежене, оскільки їхня щільність, від якої безпосередньо залежать механічні властивості матеріалу, дуже низька. Пресування порошків з подібних структур призводить до деформацій графенових листів, руйнування структури і погіршення пружності матеріалу.
Лянті Цюй (Liangti ^) і його колеги з Пекінського технологічного інституту знайшли спосіб розширити застосування графенових аерогелів - вони створили і протестували відносно великі (десятки сантиметрів) бруски з аерогеля. На першому етапі синтезу дослідники інтенсивно перемішували оксид графену у воді, щоб утворилася піна з великою кількістю мікропузирків повітря. Потім оксид графена відновили і утворився гель з бульбашками до ста мікрометрів. Нарешті, для формування сполучних каналів, що пронизують матеріал, автори роботи спочатку заморозили, а потім розплавили гель. Отримані цеглини з гелю з'єднували один з одним і пресували. Завдяки капілярним силам, які прагнули зменшити зазори між цеглою і частини конструкції надійно скріплювалися. Після того, як виробу дали висохнути на повітрі, хіміки провели випробування механічної міцності, провідності і термічної стійкості метаматеріалу.
Графенові стіни змогли витримати стискаючий тиск в 47 мегапаскалей, показали високі величини пружності (більше 97 відсотків), провідності (378 сіменс на метр) і стійкості до температур до 750 градусів Цельсія.
За словами авторів, з подібних блоків можна створювати великі споруди, стійкі термічно, хімічно і механічно. Проста технологія синтезу може бути корисною для створення інших подібних матеріалів з поліпшеними властивостями.
Більш тонкі структури можна отримувати методом тривимірного друку. Влітку минулого року вчені з Китаю надрукували на 3D-принтері структури з графенового аерогеля.