MIT ontwikkelde 3D-grafeen dat 10 keer sterker is dan staal

Een bouwsteen die 10 keer zo sterk is als staal, met maar 5 procent van de dichtheid van dat materiaal: het is het resultaat van een recent experiment aan het Massachusetts Institute for Technology (MIT). Wetenschappers gingen aan de slag met het wondermateriaal grafeen en een 3D-printer.

Druk

De onderzoekers ontwikkelden eerst een gedetailleerd 3D-model via software, een speciaal ontwerp dat gebaseerd is op de molecule-structuur van grafeen en nog het meeste wegheeft van een vierkante spons. Vervolgens drukte men de print af in een rooskleurig grafeen, en onderwierp de afdrukken aan compressietests. Zo bleek dat de kubussen die met dikkere lagen gedrukt waren zich onstabieler toonden dan prints met dunnere wanden.

Bij hoge druk spatte de eerste groep op een bepaald punt uit elkaar, terwijl de dunnere exemplaren hun vorm bijna tot het einde bleven behouden. De onderzoekers wijten het verschil aan het feit dat dunnere wanden toelaten dat de structuur geleidelijk aan van vorm verandert, terwijl dikkere wanden de drukkingsenergie opslaan en in één keer loslaten.

Mirakelmaterie

Grafeen heeft een speciale status op het wetenschappelijke terrein. Het composietmateriaal bezit een resem buitengewone eigenschappen: het is supersterk, heel licht, super geleidend en transparant. De ontdekking van grafeen was goed voor een nobelprijs natuurkunde. In labo’s zijn er al veelbelovende resultaten geboekt met de materie: zo ontdekte men een techniek waarmee chips een miljoen keer sneller zouden kunnen werken, kan men grafeen inzetten om energie te wekken uit regen, en zou het wel eens een sleutelrol kunnen spelen in het verlengen van het leven van batterijen. De weg naar de commerciële markt heeft grafeen echter nog niet gevonden.

In dit experiment is het voornamelijk de vorm van de 3D-modellen die de hoofdrol spelen, en minder de gebruikte materialen. “Je kan het materiaal met eender wat inwisselen,” stelt een van de betrokken wetenschappers. “Het is de geometrie die de dominante factor is.”