(PhysOrg.com) -- Med en styrka som är 200 gånger större än stålets, grafen är det starkaste kända materialet som finns. Men nu har forskare funnit att vikning av grafen-nanoband till strukturer som de kallar "grafold" kan göra det möjligt för den att bära ännu större tryckbelastningar.

Forskarna, Yongping Zheng och Zhigao Huang från Fujian Normal University i Kina; Ning Wei och Zheyong Fan vid Xiamen University i Kina; och Lanqing Xu vid båda universiteten, har publicerat sin studie i ett färskt nummer av Nanoteknik .

"Resultaten av detta arbete ger en ny väg för att skräddarsy egenskaperna hos grafenbaserade nanomaterial, ” berättade Zheng PhysOrg.com . "För närvarande många forskare och ingenjörer sysslar med doping, alkemi, etc. Vi har här visat att strukturombyggnad också kan leda till intressanta resultat.”

I deras studie, forskarna använde simuleringar av molekylär dynamik för att undersöka grafold. De jämförde grafen med grafold i två områden:spänning (kraften som drar isär materialet) och kompression (kraften som trycker ihop materialet). Möjligheten att vara både långsträckt och klämd utan skador är till stor hjälp för tekniska applikationer. Dock, som forskarna förklarar, grafen har endast en hög draghållfasthet; på grund av dess tvådimensionella natur, den är "mjuk" under kompression och kan inte klämmas.

I kontrast, forskarnas simuleringar visade att grafold är "hårdare" än grafen och tål mycket större mängder kompression (10-25 GPa beroende på grafolds struktur jämfört med mindre än 2 GPa för grafen). Även om dess tryckhållfasthet är betydligt högre än för grafen, grafolds draghållfasthet närmar sig den för grafen. Youngs modul (ett mått på elasticitet) och brotttöjning av grafold är lite lägre än grafen. Forskarna noterade att flera andra material tål större kompression än grafold, inklusive kolnanorör, som kan vara både långsträckt och klämd som grafold.

"Som bekant, grafen tål inte någon kompression, " sa Zheng. "Via vikning, grafen omvandlas till grafold och kan komprimeras till en viss mängd. Även när den är mycket komprimerad, det går inte sönder, bara klämmas in i ett kortare vikt bälte. Vidare, deformationen är elastisk. Som vi vet, om styrkan överstiger kolnanorörens brytpunkt, den kommer att krascha och aldrig återgå till sin ursprungliga form."

Bland grafolds fördelar är att det är mycket lättare att vika ett grafennanoband för att skapa grafold än att rulla upp det för att skapa ett kolnanorör. Plus, Grafolds mekaniska egenskaper kan justeras genom att modifiera den vikbara designen, som att ändra storlek, form, och antal veck.

Övergripande, resultaten av simuleringarna ger en ny väg för att skräddarsy egenskaperna hos grafenbaserade nanomaterial, vilket kan leda till avancerade mekaniska tillämpningar. Forskarna hoppas kunna tillverka grafold experimentellt inom en snar framtid.

"Det kan finnas mångsidiga tillämpningar, " sa Zheng. "Säg, man skulle kunna använda den elastiska och låg-till-medelstyvheten hos grafold i applikationer där en stor dämpning krävs."

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.