Напомним, что графен был обнаружен сравнимо не так давно. Это одноатомный покров углерода, тот или иной владеет неповторимым комплектом параметров и черт, в правдивости рекордной теплопроводимостью и прочностью. В первый раз этот вещество был синтезирован в 2004 году физиками русского происхождения Константином Новоселовым и Андреем Геймом, тот или иной на тот фактор функционировали в Англии. В 2010 году два ученых разделили за свойское открытие Нобелевскую премию по физике. В 2011 году обоим ученым указом царицы Елизаветы II водилось присвоено звание рыцарей-бакалавров за награды перед наукой, что доставляет им право добавлять к свойскому имени титул «сэр».
Одноатомный покров углерода, прямой учеными, может создавать истинные чудеса и теснее признается почти всеми субстанцией водящегося. Графен прочнее и свободнее всех знакомых нам веществ, он в 10-ки разов превосходнее проводит электричество, чем подразумевали теоретики, а также способен предотвращать процесс коррозии сплава. Чуть ли не каждый задевай ученые раскрывают какие-то новейшие характеристики предоставленного неповторимого субстанции, что дозволяет расширять спектр вероятного употребления графена в имеющемся, иной раз будет налажено его настоящее промышленное создание.
Настоящее графен делается генеральным образом в научных лабораториях и лишь в незначительных размерах. Главный из имеющихся на нынешний задевай способов получения графена основан на механическом отшелушиваниии либо отщеплении покровов графита от высокоориентированного пиролитического графита. Экий способ дозволяет ученым зарабатывать более высококачественные эталоны субстанции, владеющие высочайшей подвижностью носителей. При всем этом настоящий способ не подразумевает употребления масштабного промышленного производства, потому что это ручной произведение. Пока что предоставленную методику не удалось веско сделать лучше, жаждая службы в этом направлении ведутся. По данной для нас причине листы графена все еще остаются чрезвычайно драгоценным субстанцией и сравнимо маленьким по масштабам.
Команда ученых во главе с Томасом Эдвином из Института Райса провела исследования и нашла, что графен владеет чрезвычайно высочайшей, можнож огласить необыкновенной, стойкостью к микроскопическим скоростным «пулям». По словам южноамериканских ученных, графен показал лучшую способность рассеивать энергию удара. Вещество оказался в 10 разов прочнее превосходнейшей на нынешний задевай встали и в 2 один раз прочнее кевлара. Результаты исследования ученых водились размещены в спец научном издании Science.
В ходе проведенного опыта ученые из Института Райса обстреливали мультислойные графеновые мембраны шириной от 10 до сто нм (это ориентировочно от 30 до 300 покровов графена) с подмогой крошечных сфер диоксида кремния. Предоставленные графеновые мембраны водились произведены классическим мех-ским методом: методом снятия хлопьев графена с ломтей пиролитического графита. Для того чтоб проверить устойчивость графена на настолько крошечных образчиках, водилось решено употреблять не нормальное огнестрельное орудие, а специальную технику на основанию лазера. Лазерный луч испарял мелкую диафрагму золота шириной ориентировочно 50 нм, в итоге происходило взрывообразное расширение газа, тот или другой ускоряло кремневую «пулю» до скорости ориентировочно в 600 мтр/с. За тем, как мембрана из графена реагирует на экий удар, ученые следили с помощью могучего электронного микроскопа.
Во пора удара графен испытывал коническую деформацию: в кипе листов графена кремниевая сфера сформировывала воронку. При всем этом в верхних покровах происходило образование радиальных трещин, тот или иной шли в направлениях, примерно соответственных углам кристаллической сетки предоставленного субстанции. Анализ результатов показал, что в участках попадания «пуль» листы графена просто вытягивались в конус, распространяя энергию удара вдоль линий кристаллической сетки субстанции. Другими словами энергия распространялась по более устойчивым к разрыву фронтам. В случае пробития, вдоль этих линий образовывались трещины, тот или иной расползались по кругу на некое расстояние от участка попадания «пули». Кроме этого водилось найдено, что графен устремляет количество кинетической энергии обратно в «пулю», по этому листы графена рассеивали энергию удара еще эффективнее встали.
Ежели разговаривать на языке цифр, то графен в состоянии есть энергию порядка 0,92 МДж/кг, тогда как высококачественная сталь в сравнимых критериях традиционно ест порядка 0,08 МДж/кг. Способность графена результативно рассеивать энергию ученые поясняют высочайшей ступенью жесткости в сочетании с густой густотой субстанции. Это значит, что энергия может передвигаться по мат-лу чрезвычайно живо, при всем этом происходит ее действенное поглощение и рассеивание в место.
То, что графен приходит самым крепким субстанцией в мире, превышая по прочностным чертам даже алмазы, ученым водилось понятно и ранее. Но вот способность противодействия схожей брони «пулям» имелась подтверждена едва на данный момент в входе проведенного опыта. По словам один-одинехонек из соавторов исследования Эдвина Томаса из Института Рейса, круги графена в состоянии чрезвычайно живо рассеять энергию удара, как-то они разрушаться. Ученые отмечают, что сходственный эффект в графене наблюдается лишь до того времени, пока скорость выпущенных «пуль» в фактор их удара с субстанцией не добивается скорости звука в субстанции. При всем этом снутри свободного графена скорость звуковой волны может достигать 22 км/с, в отличие от итого 332 мтр/с в воздухе.
Процесс получения графена
Обнаруженные учеными неповторимые защитные характеристики графена подсказывают те, что можнож следить у глиняной брони. Глиняная броня в состоянии так же энергично есть энергию удара за счет разрушения прочной молекулярной сетки. Ученые считают, что вероятная композиция графена и керамики направит в имеющемся сделать свободную сверхпрочную броню, тот или другой можнож будет употреблять при производстве бронежилетов. Экая броня при весе в 1-2 килограмма обороняла бы бойца даже от бронебойных винтовочных пуль. По воззренью ученых, обнаруженные броневые характеристики графена могут понадобиться населению земли в космосе: для охраны спутников и остальных космических аппаратов, к примеру МКС, зондов, а также многообещающих межпланетных кораблей при их перемещениях в небезопасных «замусоренных» уголках нашей Галлактики, к тот или другой можнож отнести Полоса Койпера.
Ругательные открытия ученых дозволяют в имеющемся прирастить вероятные варианты практического употребления графена, все-таки они не могут решить делему трудности процесса его производства и его высочайшей стоимости. Но даже невзирая на это, использование этакого дорогостоящего субстанции и технологий на его основанию быть может полностью оправдано, иной раз идет речь не о выпуске массовой коммерческой продукции (тех же бронежилетов), а о неповторимых предметах, к образцу, для той же космической индустрии.