Исследователи обнаружили новый двумерный углеродный материал, обладающий прочностью, превосходящей графен, и появившийся благодаря способности к сопротивлению образованию трещин. Этот материал, названный «монослойный аморфный углерод» (MAC), был успешно синтезирован учёными под руководством Барбароса Озьилмаза из Национального университета Сингапура.
Согласно исследованию, MAC демонстрирует исключительные характеристики, будучи в восемь раз прочнее графена. Как и графен, MAC представляет собой одномерный слой толщиной в один атом, но его структура заметно отличается. В графене атомы располагаются в чёткой гексагональной решётке, в то время как MAC является композитом с кристаллическими и аморфными зонами.
«Эта уникальная структура препятствует развитию трещин, позволяя материалу поглощать больше энергии перед разрушением», – объясняет аспирант Бонгки Шин, ведущий автор данного исследования по материаловедению и наноинженерии.
Это открытие имеет значительный потенциал для прогресса в области двумерных материалов, которые уже революционизировали разные области, такие как разработка более быстрой электроники, высокоёмкие системы хранения энергии, инновационные датчики и носимые технологии. Однако их ограниченная прочность до сих пор сдерживала расширение практического использования.
Для изучения свойств MAC учёные из Университета Райса применяли технику растяжения материала внутри сканирующего электронного микроскопа. Это дало возможность в реальном времени наблюдать за образованием и развитием трещин. Параллельно группа под руководством Маркуса Бюлера из Массачусетского технологического института выполнила молекулярно-динамическое моделирование, позволяющее изучить влияние взаимодействия кристаллических и аморфных зон на энергию разрушения на атомарном уровне.
«Проведение подобных исследований ранее было затруднительным из-за сложности создания и изучения ультратонкого неупорядоченного материала на атомарном уровне», – отмечает Имо Хан, доцент кафедры материаловедения и наноинженерии и соавтор исследования. «Тем не менее, благодаря недавним прогрессам в синтезе наноматериалов и высокоразрешающей визуализации нам удалось разработать новый метод увеличения прочности двумерных материалов без необходимости добавлять дополнительные слои».
Источник: iXBT
