Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Grafenowy papier mocniejszy niż stal

Recommended Posts

Na University of Technology w Sydney powstaje tzw. grafenowy papier - stworzony z grafitu materiał, który jest cienki jak papier i 10-krotnie bardziej wytrzymały niż stal. Pojawienie się takiego materiału będzie miało olbrzymi wpływ na przemysł samochodowy, lotniczy czy elektryczny.

Profesor Guoxiu Wang i jego zespół z UTS opracowali technologię wytwarzania grafenowego papieru ze zmielonego grafitu poddanego procesom oczyszczania i filtrowania, dzięki którym powstał nanomateriał o zadanych właściwościach. Składa się on z pojedynczej warstwy sześcioatomowego węgla, a dzięki odpowiedniemu dobraniu struktury papieru osiągnięto świetne właściwości termiczne, elektryczne i mechaniczne.

W porównaniu ze stalą nowy materiał jest sześciokrotnie lżejszy, ma pięć do sześciu razy mniejszą gęśtość, jest dwukrotnie twardszy, 13-krotnie bardziej elastyczny i 10-krotnie bardziej wytrzymały na rozciąganie.

Dzięki niemu mogą powstać lżejsze i bardziej wytrzymałe samochody oraz samoloty, które będą zużywały mniej paliwa i wydzielały mniej spalin.

Australijskie odkrycie przysłuży się też australijskiemu górnictwu. Miejscowe kopalnie zawierają bowiem olbrzymie ilości grafitu, który jest potrzebny do produkcji grafenowego papieru.

Share this post


Link to post
Share on other sites

W porównaniu ze stalą nowy materiał jest sześciokrotnie lżejszy, ma pięć do sześciu razy mniejszą gęśtość,

To takie masło maślane, a swoją drogą szkoda, że nie jest jeszcze ciut lżejszy żeby był lżejszy od wody.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale węgiel koksujący to Australia  u nas kupuje.

To jak to w końcu z tym grafenem jest nasi znowu osiągnęli sukces potrafią go produkować przemysłowo i tak by się dało z niego tranzystory robić a tu Australijczycy już chcą z grafenu samoloty budować?

Żeby się nie okazało ze będzie jak z tym niebieskim laserem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeszcze jest pytanie o odporność termiczną, które przemilczono. ;)

 

Technicznie grafen to monoatomowa warstwa grafitu a ten jest bardzo odporny.

Share this post


Link to post
Share on other sites

a ja czekam aż stworzą kilkuatomowe warstwy diamentu

bo jednoatomowa to chyba nic nie da

ciekawe co z tego by zrobili?

Share this post


Link to post
Share on other sites

a ja czekam aż stworzą kilkuatomowe warstwy diamentu

bo jednoatomowa to chyba nic nie da

ciekawe co z tego by zrobili?

 

Ale co to mialoby dac? Zaskakujace wlasciwosci grafenu, wynikaja z tego, ze jego struktura jest dwuwymiarowa. Diament to krysztal, wiec z definicji musi byc trojwymiarowy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

różnica jest taka, że w grafenie wiązania między węglami są podwójne

a w diamencie pojedyncze.

grafen to jakby mozaika z połączonych pierścieni benzenu

a diament (przy założeniu jednej warstwy) to mozika z cykloheksanu, który właściwości pewnie miałby nieciekawe

ale warstwa diamentu mogłaby być bardzo wytrzymała

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wszystko pieknie wszystko fajnie. Tylko problem jest jeden. Samochody zaprojektowane sa w taki sposob by podczas czolowki przod samochodu zgniatal nam sie w przenosni "po same palce u stop". Chodzi o to ze blacha ktora sie gniecie pochlania energie zderzenia. Tak jest zbudowana cala karoseria auta by chronic pasazerow. Auto  jest do kasacji ale czlowiek wychodzi calo z wypadku. Bo w 90% wypadkow smiertelnych w ktorych pasazerowie mieli zapiete pasy powodem smierci sa obrazenia wewnetrzne spowodowane przeciazeniami w momencie zderzenia. Wiec wytrzymalosc i lekkosc mozna zastosowac w samolotach. Ale jezeli owy grafit nie zachowuje sie podobnie do blachy ktora koroduje, rysuje sie.... ale jednak nas ratuje, to mozemy sobie rury wydechowe i klamki produkowac z takiego grafitu...

Share this post


Link to post
Share on other sites

To nie do końca tak.

 

Grafen, tak jak i klasyczne włókno węglowe, może zostać wykorzystany jako materiał "kierunkowy" - w jednych kierunkach daje niesamowitą sztywność i odporność na zerwanie, w drugich zaś jest elastyczny i pozwala konstrukcji swobodnie się wyginać. Wszystko zależy od tego, jak dobierze się kawałki materiału, jak się je sklei i jak rozłoży w obrębie konstrukcji. To oznacza, że dzięki tego typu materiałom można np. tworzyć odpowiedniki klatek bezpieczeństwa, tyle że znacznie bardziej elastyczne w jednych kierunkach (co pozwala na rozproszenie energii uderzenia), a w drugich - diabelnie sztywnych (ochrona pasażerów).

 

Dodatkowo grafen daje szansę na rozwój wynalazków w rodzaju "crash cones" zastosowanych w mercedesie SLR. Prawdopodobnie nie ma w przemyśle samochodowym skuteczniejszej strefy kontrolowanego zgniotu, która na dodatek miałaby tak lekką konstrukcję.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci ekonomii z Lehigh University w Pensylwanii wyliczyli, ile kosztowałoby zbudowanie Gwiazdy Śmierci - bojowej stacji kosmicznej z "Gwiezdnych wojen".
      Wg Amerykanów, średnica pierwszej stacji wynosiła 140 km. Założono, że stosunek stali do objętości konstrukcji jest taka, jak we współczesnych okrętach wojennych. Po dokonaniu obliczeń okazało się, że w takim przypadku do budowy Gwiazdy Śmierci trzeba by 1,08x1015 ton stali. Przyjmując, że dzisiejsze tempo produkcji stali to 1,3 mld ton rocznie, wstępny (odlewniczy) etap prac zakończyłby się dopiero po 833315 latach. Koszt operacji wynosiłby 852.000.000.000.000.000 dol. (wg cen z br.). To odpowiednik światowego produktu krajowego brutto pomnożonego przez 13 tysięcy.
      Skoro potrzebowalibyśmy 1,08x1015 ton stali, oznacza to, że na Ziemi znajduje się tyle żelaza, że dałoby się z tego skonstruować ponad 2 mld Gwiazd Śmierci. Jak napisano na blogu Centives, przy realizacji projektu obliczonego na miliardy stacji budowniczy musieliby wykorzystać całe żelazo ze skorupy ziemskiej i sięgnąć po to z jądra.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ku zaskoczeniu amerykańskich naukowców okazało się, że nawilżaczem w implantach stawów biodrowych typu metal-metal jest grafit, nie białka. Wiedza ta pozwoli zaprojektować lepsze materiały do implantów, które będą mniej podatne na zużycie.
      Zespół złożony ze specjalistów z Northwestern University, Centrum Medycznego Rush University oraz Universität Duisburg-Essen odkrył, że kluczowym składnikiem lubrykantu z powierzchni implantu typu metal-metal jest grafit. Nawilżacz jest zatem bardziej podobny do występującego w silniku spalinowym niż w naturalnym stawie.
      Materiały protetyczne stawów biodrowych (metale, polimery i ceramika) wytrzymują przeważnie powyżej 10 lat. Po upływie dekady mamy jednak do czynienia ze zwiększoną częstotliwością uszkodzeń, zwłaszcza u młodych, aktywnych osób. Nic dziwnego więc, że marzeniem ortopedów jest wydłużenie żywotności implantów stawów biodrowych do 30-50 lat. Najlepiej zaś, by służyły pacjentowi do końca życia. Teraz, gdy zaczynamy rozumieć, jak przebiega nawilżanie tych implantów w organizmie, mamy punkt zaczepienia, żeby je ulepszyć - podkreśla prof. Laurence D. Marks.
      Wcześniejsze badania 2 członków ekipy, Alfonsa Fischera z Universität Duisburg-Essen i Markusa Wimmera z Centrum Medycznego Rush University, wykazały, że nawilżająca warstwa tworzy się na metalowych stawach w wyniku tarcia (następuje tzw. zużycie trybologiczne). Kiedy już powstanie, zmniejsza tarcie, a także ogranicza zużycie i korozję. Autorzy opracowania opublikowanego w Science porównują film graniczny protezy do cienkiej warstewki wody pozwalającej łyżwiarzowi ślizgać się po lodzie.
      Naukowcy wiedzieli więc już o istnieniu warstwy smarującej, która występuje zarówno na powierzchni głowy, jak i panewki, dotąd nie mieli jednak pojęcia, z czego jest ona zbudowana. Zakładano, że to białka albo inna substancja występująca w organizmie.
      Zespół złożony ze specjalistów z wielu dziedzin badał 7 implantów, pobranych od pacjentów z różnych względów. Akademicy posłużyli się m.in. mikroskopami optycznymi i elektronowymi. Spektra utraty energii elektronów wskazały na grafit. Bazując na tym i na innych dowodach, naukowcy doszli do wniosku, że warstwa nawilżająca składa się głównie z grafitu.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor Wuzong Zhou ze szkockiego Uniwersytetu św. Andrzeja odkrył, że podczas palenia świecy w każdej sekundzie w płomieniu powstaje ok. 1,5 mln nanocząstek diamentu.
      Świece wynaleziono ponad 2 tys. lat temu w starożytnych Chinach, trzeba było jednak współczesnego zakładu z kolegą po fachu, by rozszyfrować tajemnice związane z ich spalaniem. Kolega z innego uniwersytetu powiedział do mnie: "Nikt, oczywiście, nie wie, z czego tak naprawdę składa się płomień świecy". Odpowiedziałem mu, że nauka może ostatecznie wyjaśnić wszystko, dlatego postanowiłem spróbować.
      Podczas eksperymentów profesorowi asystował student Zixue Su. Dzięki technice próbkowania wynalezionej przez Zhou naukowcy byli w stanie pobrać cząstki z centralnej części płomienia. Dodajmy, że wcześniej nikomu się to jeszcze nie udało. Okazało się, że znajdowały się tam cztery odmiany alotropowe węgla: diament, grafit, węgiel amorficzny i fulereny (choć część naukowców podkreśla, że w przypadku tych ostatnich poprawnie za odmianę alotropową należy uznać kryształ fuleryt, który składa się z cząsteczek fulerenów). To spore zaskoczenie, ponieważ każda z form powstaje zazwyczaj w innych warunkach.
      W dolnej części płomienia występują węglowodory, które po drodze na szczyt ulegają w wyniku różnych reakcji przekształceniu w dwutlenek węgla. Co się jednak dokładnie dzieje w międzyczasie, chemicy nie wiedzieli. Zhou i Su ustalili, że w centrum płomienia znajdują się nanocząstki diamentów, fulereny, a także grafit i węgiel amorficzny.
      Akademicy z University of St Andrews uważają, że ich odkrycie może pozwolić opracować tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska metody pozyskiwania diamentów, które jak wiadomo, są cennym materiałem przemysłowym. Niestety, cząstki diamentu są spalane i przekształcane w dwutlenek węgla, ale nasze ustalenia na zawsze zmienią sposób, w jaki postrzegamy płomień świecy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeden z przedsiębiorców z Detroit zadziwił ostatnio uczonych wynalezieniem prostego procesu termicznej obróbki stali, który powoduje, że materiał staje się o 7% mocniejszy niż jakakolwiek inna stal. Flash Banite, bo tak nazwano nową stal lepiej też absorbuje wstrząsy niż większość stopów tytanu. Obecnie przedsiębiorca współpracuje z uczonymi z Ohio State University i wspólnie starają się zrozumieć proces wzmacniana stali, nazwany przez nich flash.
      Uczeni przyznają, że gdy po raz pierwszy zgłosił się do nich Gary Cola, nie wiedzieli co o tym sądzić. Proces, który opisał, nie powinien działać. Nie wierzyliśmy mu. Zabrał więc mnie i moich studentów do Detroit - mówi profesor Suresh Babu, dyrektor National Science Foundation Center for Integrative Materials Joining for Energy Applications i jeden z niewielu specjalistów na świecie, który wciąż zajmuje się ulepszaniem właściwości stali.
      Stal to coś, co nazywamy ‚dojrzałą technologią'. Lubimy myśleć, że wiemy o niej wszystko. Jeśli ktoś wymyśli proces, który wzmocni stal o kilka procent, to jest to olbrzymi postęp. Ale aż 7 procent? To niesamowite - mówi uczony.
      Proces wynaleziony przez Gary'ego Colę polega na podgrzaniu i schłodzeniu stali. W stworzonym przez biznesmena laboratorium płachty stali przechodzą przez płomienie o temperaturze 1100 stopni Celsjusza, a następnie trafiają do kąpieli chłodzącej. Cały proces wzmacniania trwa... 10 sekund, gdy tymczasem najczęściej stosuje się technologię wielogodzinnego podgrzewania stali do temperatury około 900 stopni Celsjusza.
      Cola poinformował Babu, że nie tylko błyskawicznie powoduje, że stal jest o 7% mocniejsza, ale można ją wyciągnąć o 30% bardziej niż stal martenzytową bez utraty jej właściwości. To z kolei oznacza, że np. producenci samochodów będą mogli robić ramy o 30% cieńsze, nie poświęcając przy tym wytrzymałości i bezpieczeństwa, a zyskując na wadze pojazdu.
      Poprosiliśmy go o próbki stali i okazało się, że wszystko co mówił, było prawdą - mówi Tapasvi Lolla, jeden ze studentów Babu.
      Cola, metalurg-samouk, nawiązał kontakt z naukowcami, gdyż chciał poznać proces, jaki stoi za wzmocnieniem stali.
      Za pomocą mikroskopu elektronowego ujawniono, że w stali Coli powstała mikrostruktura martenzytowa. Ale nie tylko. Pojawiła się też bogata w węgliki mikrostruktura bainitowa.
      Profesor Babu wyjaśnia, że prawdopodobnie szybkie podgrzanie i schłodzenie powodują, że węgliki nie mają czasu by się rozpuścić i utworzyć w kolejnym etapie martenzyt. Pozostają w stali i uzyskujemy unikatową mikrostrukturę zawierającą bainit, martenzyt i węgliki - mówi uczony.
      Naukowcy mają nadzieję, że wynalazek Coli rozwiąże jeszcze jeden problem. Wysokowytrzymałe stale ulegają znacznemu osłabieniu w miejscach spawania. Niewykluczone, że zastosowanie metody metalurga-samouka, i szybkie podgrzanie oraz schłodzenie łączonych elementów zapobiegnie osłabieniu konstrukcji.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      RMS Titanic wyruszył w swój dziewiczy rejs w kwietniu 1912 roku. Jak się to skończyło, wiemy wszyscy. Wrak transatlantyku spoczął na dnie morza. Przez niemal wiek stal kadłuba i poszycia korodowała. Na porowatych, przypominających sople tworach (ang. rusticle) zamieszkały bakterie. Okazało się, że znalazł się wśród nich gatunek nieznany dotąd nauce - Halomonas titanicae.
      Soplopodobne twory z rdzy zostały po raz pierwszy odkryte właśnie na Titanicu. Występują w nich nie tylko bakterie, ale i grzyby.
      H. titanicae są halofilami, co oznacza, że bytują w wodach o dużym zasoleniu. Dzięki pracy kanadyjsko-hiszpańskiego zespołu udało się je wyizolować z próbek rdzy pobranych przed 19 laty przez podwodnego robota; uzyskany szczep został oznaczony jako BH1T. Okazało się, że mikroby są Gram-ujemne, tlenowe, nie tworzą przetrwalników i poruszają się dzięki amfitrichalnym rzęskom (inaczej mówiąc, należą do bakterii czuborzęsych z pękami rzęs na jednym bądź obu biegunach). Dla ich wzrostu optymalne są temperatury od 30 do 37°C oraz pH 7,0-7,5. Bakterie z transatlantyku należą do rodzaju Halomonas. Analiza filogenetyczna na podstawie sekwencji genu 16S rRNA wykazała, że są najbardziej podobne do 4 gatunków: Halomonas neptunia (98,6% podobieństwa), Halomonas variabilis (98,4%), Halomonas boliviensis (98,3%) oraz Halomonas sulfidaeris (97,5%).
      Ważne jest nie tylko samo odkrycie nowego gatunku bakteryjnego, ale również zyskanie okazji do zgłębienia mechanizmu powstawania sopli. W przyszłości należy jeszcze ustalić, czy BH1T jest unikatowy dla tego konkretnego wraku. Jeśli ta sama bakteria powoduje uszkodzenia podwodnych rurociągów czy statków, trzeba będzie pomyśleć o specjalnej powłoce zabezpieczającej. Uważamy, że H. titanicae odgrywa ważną rolę w recyklingu żelaza na pewnych głębokościach – wyjawia dr Henrietta Mann z Dalhousie University. Spoglądając na opisywane zjawisko z nieco innej strony, można wskazać na pewne pozytywy. Czemu bowiem nie wykorzystać H. titanicae do ewentualnego bezpiecznego utylizowania na morzu oczyszczonych z toksyn i ropy, a następnie zatopionych platform wiertniczych czy starych jednostek? Na razie pytań bez odpowiedzi pozostaje jednak sporo. Nie wiadomo na przykład, czy halobakterie były na Titanicu przed katastrofą, czy pojawiły się dopiero po jego zatonięciu i czy pracują w pojedynkę, czy też w pracy pomagają im inne organizmy. Na pewno niedługo uda się to ustalić.
      Z artykułem naukowców z Dalhousie University, Ontario Science Centre oraz Uniwersytetu w Sewilli można się zapoznać na łamach pisma International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...