Уникальная разработка российских учёных на основе скомканного графена и наночастиц металла — меди и никеля — демонстрирует прочность во много раз выше, чем у известных на данный момент аналогов.
Несмотря на то, что уже существует несколько технологий производства композитных материалов на основе графена и металлов, ни для одной из них не описаны оптимальные физико-химические условия, позволяющие получить максимально прочный композит. Сотрудники Института проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа) предложили новую технологию производства композитных материалов на основе графена в сочетании с атомами никеля или меди. Эти металлы авторы выбрали потому, что они хорошо взаимодействуют с графеном и часто используются в микроэлектронике, а также при конструировании авиатехники.
Новые материалы, благодаря их впечатляющим свойствам, можно использовать в том числе и для создания покрытий деталей самолетов и космических аппаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Materials Today Physics.
Численные эксперименты показали, что в процессе формирования композита путем сжатия требуется нагрев компонентов до температуры, превышающей 700℃. Именно в этом случае металлы равномерно распределяются между листами графена, что приводит к образованию однородного композита.
Далее ученые проверили механические свойства полученных материалов, растягивая образцы. Оказалось, что оба варианта композитов — включающие как атомы никеля, так и меди — выдерживали деформации, по величине превышающие известные на данный момент пределы прочности. В то же время материал, в состав которого входила медь, был на 35% более прочным, чем никелевый композит.
«Наше исследование поможет создавать прочные композиты на основе графеновых листов и металлов, которые благодаря прочности и легкости перспективны в аэрокосмической промышленности. В будущем мы планируем изучить материалы на основе скомканного графена с другими металлическими наночастицами, в частности титаном и алюминием», — рассказала руководитель проекта, Юлия Баимова, доктор физико-математических наук, профессор РАН, заведующая лабораторией «Физика и механика углеродных наноматериалов» ИПСМ РАН.
По сообщению пресс-службы Института проблем сверхпластичности металлов РАН