Новый материал на основе графена тонок как бумага и в десять раз более прочен чем сталь.

Исследователи из Технологического университета Сиднея создали новый материал, который легче, менене плотен и в десять раз более прочен чем сталь. Создание этого материала является исследованием, результаты которого хороши только на бумаге, этот материал является сам подобием бумаги, а его использование обещает большие перспективы в области материаловедения, автомобиле- и авиастроения, в области электронной промышленности.

Эта графеновая"бумага"изготовлена из углерода, подвергнувшегося сложной химической обработке. Благодаря этой обработке атомы углерода сформировали монослойные шестиугольные структуры, известные как графен. Графеновая пленка сама по себе обладает достаточной механической прочностью, поэтому материал, толщиной с бумажный лист, состоящий из множества слоев графена удивительно прочен, несмотря на то, что он остается достаточно гибким.

По сравнению со сталью, готовая графеновая бумага имеет в пять-шесть раз меньшую плотность, ее относительный вес в шесть раз меньше веса стали. Но, несмотря на это, ее прочность превышает прочность стали в 10 раз, а способность без потерь выдерживать изгиб превышает в 13 раз аналогичную характеристику стали. Поскольку в основе материала лежит графен, помимо указанных выше, материал обладает еще целым рядом интересных электрических, тепловых и механических свойств.

Процесс изготовления такой графеновой бумаги, несмотря на достаточную сложность, не является чрезвычайно дорогим. Поэтому новый материал может сыграть немаловажную роль в развитии авиационной и автомобильной промышленности, там, где производители уже вовсю используют соединения углерода и углеродные волокна для уменьшения веса транспортных средств для увеличения их эффективности и дополнительной экономии топлива.

Источник

Силицен - конкурент графену в области наноматериалов.

Графен, самая большая знаменитость в области наноматериалов, в самое ближайшее время столкнется с новым конкурентом. Этим материалом станет силицен, материал в виде одноатомной пленки, но на этот раз из кремния. На встрече Американского физического общества, состоявшейся в Далласе 24 марта 2011 года, физик Антуан Флеренс (Antoine Fleurence) из института науки и технологий в Ишикаве, Япония, представил новый материал и подробно описал технологию его получения.

Антуан Флеренс и его коллеги выращивали листы силицена на поверхности керамической подложки из диборида циркония. Сделанная затем рентгенография показала, что новый материал имеет такую же шестигранную сотовую структуру, как и графен. Но впервые силиценовую пленку удалось получить не японцам, еще в прошлом году Ги Ле Лэ, физику из университета Прованса в Марселе, Франция, удалось вырастить на поверхности серебряного кристалла полосы силицена, шириной 1.6 нанометра.

Данные, опубликованные японцами и группой Ле Лэ, указывают на то, что помимо похожей структуры, графен и силицен обладают рядом и других сходных свойств, в том числеи электрических. Но в исследованиях, проведенных французскими учеными, не было возможности изучить электрические свойства нового материала, ведь пленка была выращена на поверхности серебра, которое является электрическим проводником. Но изоляционная подложка, на которой были выращены листы силицена японскими учеными, даетвозможность ученым сделать прямые исследования электрических свойств нового материала и определить, работают ли те же самые квантовые эффекты, которые дают стользамечательные свойства графену.

Даже если новый материал, силицен, и будет обладать свойствами, подобными свойствам графена, то он вряд ли сможет стать ему достойным конкурентом. Это будет определяться сложностью и дороговизной процесса его производства, в отличие от процесса производства графена. Ведь известно, что российские ученые, которые получили Нобелевскую премию 2010 года в области физики, получили графен, используя лоскут изоленты и графитовый стержень простого карандаша.

Источник

Исследования свойств графена могут помочь физикам проникнуть в тайны бозона Хиггса.

Согласно новым исследованиям, графен, новый, многообещающий в разных областях, материал, может помочь ученым-физикам ответить на некоторые вопросы, связанные с бозоном Хиггса, самой загадочной и неуловимой частицей нашей Вселенной. Когда графен, представляющий собой материал из углерода, толщиной в один атом, подвергается сжатию или растяжению, он начинает колебаться. Эти колебания связаны с изменением энергетического потенциала самого графена. В результате этих колебаний происходитнарушение симметрии кристаллической решетки графена, а результатом этих колебаний становятся устойчивые волновые эффекты.

Пабло Сан-Хосе (Pablo San-Jose), Франсиско Гинея (Francisco Guinea) и Хосе Гонсалес (Jose Gonzalez) из Мадридского института материальных наук (Madrid's Institute for Material Science), считают, что нарушения симметрии при колебаниях графена являются аналогичными нарушениям симметрии пространства и материи, имевшим место во время Большого взрыва. Ученые предполагают, что в ранние моменты, непосредственно предшествующие Большому взрыву, все четыре фундаментальных силы, существующие в современном материальном мире, были единой силой. Но горячее и чрезвычайно плотное состояние вещества в момент взрыва вызвало нарушение симметрии, в результате которого вышеупомянутая единая сила разбилась на силу гравитации, силы электромагнетизма, силы слабых и сильных ядерных взаимодействий.

Согласно Discovery News, это явление называется областью Хиггса (Higgs field), которая имеет непосредственное отношение к бозону Хиггса, а сутью этой области является переходный период, когда материя переходит из высокоэнергетического состояния к обычному, материальному состоянию. В мире физики вышеупомянутые эффекты называются"Эффектом сомбреро"или"Эффектом мексиканской шляпы".

Так вот, вернемся опять к графену. Результат реакции графена на растяжение или сжатие, подобна тому, что происходит когда сжимается область Хиггса, вызывая нарушение симметрии Вселенной, только в локальном микроскопическом масштабе. Изучение волновых эффектов, возникающих в графене, может дать ученым некоторые намеки и подсказки об области Хиггса и о бозоне Хиггса. Ведь физики уже сейчас знают, что волновые эффекты в графене возникают не только в результате физического воздействия. Колебания и эффекты меньшей амплитуды возникают даже и при незначительных температурных колебаниях.

Все вышесказанное не значит того, что изучение крошечных графеновых пленок может заменить огромный Большой Адронный Коллайдер (БАК) в деле обнаружения бозона Хиггса. Но эти исследования могут помочь в решении некоторых загадочных физических уравнений из области квантовой физики и квантовой механики.

Источник