(PhysOrg.com) -- Avec une résistance 200 fois supérieure à celle de l'acier, Le graphène est le matériau connu le plus résistant qui existe. Mais maintenant, les scientifiques ont découvert que le pliage de nanorubans de graphène dans des structures qu'ils appellent "grafold" peut lui permettre de supporter des charges de compression encore plus importantes.

Les chercheurs, Yongping Zheng et Zhigao Huang de l'Université normale du Fujian en Chine; Ning Wei et Zheyong Fan de l'Université de Xiamen en Chine; et Lanqing Xu des deux universités, ont publié leur étude dans un récent numéro de Nanotechnologie .

« Les résultats de ce travail offrent une nouvelle voie pour adapter les propriétés des nanomatériaux à base de graphène, " a déclaré Zheng PhysOrg.com . « Actuellement, de nombreux chercheurs et ingénieurs sont concernés par le dopage, alchimie, etc. Nous avons démontré ici que la reconstruction de la structure pouvait également conduire à des résultats intéressants.

Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé des simulations de dynamique moléculaire pour étudier le gradient. Ils ont comparé le graphène au grafold dans deux domaines :la tension (la force qui sépare le matériau) et la compression (la force qui rapproche le matériau). La capacité d'être à la fois allongée et comprimée sans dommage est très utile pour les applications d'ingénierie. Cependant, comme l'expliquent les chercheurs, le graphène n'a qu'une résistance à la traction élevée; en raison de sa nature bidimensionnelle, il est "doux" sous compression et ne peut pas être pressé.

En revanche, les simulations des chercheurs ont montré que le grafold est « plus dur » que le graphène et peut supporter des quantités de compression beaucoup plus importantes (10-25 GPa selon la structure du grafold contre moins de 2 GPa pour le graphène). Bien que sa résistance à la compression soit nettement supérieure à celle du graphène, la résistance à la traction du Grafold approche celle du graphène. Le module de Young (une mesure d'élasticité) et la déformation à la rupture du grafold sont un peu inférieurs à ceux du graphène. Les scientifiques ont noté que plusieurs autres matériaux peuvent résister à une compression plus importante que le Grafold, dont les nanotubes de carbone, qui peut être à la fois allongé et pressé comme un grafold.

« Comme on le sait, le graphène ne supporte aucune compression, », a déclaré Zheng. « Par pliage, le graphène se transforme en grafold et peut être compressé jusqu'à une certaine quantité. Même fortement compressé, il ne se brisera pas, juste être pressé dans une ceinture pliée plus courte. Par ailleurs, la déformation est élastique. Comme nous le savons, si la résistance dépasse le point de rupture des nanotubes de carbone, il s'écrasera et ne reviendra jamais à sa forme d'origine.

L'un des avantages du grafold est que plier un nanoruban de graphène pour créer un grafold sera beaucoup plus facile que de l'enrouler pour créer un nanotube de carbone. Plus, les propriétés mécaniques de Grafold peuvent être ajustées en modifiant la conception de pliage, comme changer la taille, forme, et nombre de plis.

Globalement, les résultats des simulations offrent une nouvelle voie pour adapter les propriétés des nanomatériaux à base de graphène, ce qui pourrait conduire à des applications mécaniques avancées. Les chercheurs espèrent fabriquer expérimentalement des Grafold dans un avenir proche.

« Il pourrait y avoir des applications polyvalentes, », a déclaré Zheng. « Dis, on pourrait utiliser la rigidité élastique et faible à moyenne du grafold dans les applications où un amortissement important est requis.

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