A szén a világegyetem negyedik leggyakoribb eleme, és kulcskomponense a Földön megtalálható életformáknak. Ha a fizikai tulajdonságait nézzük, kevés változatosabb elem létezik a szénnél: bizonyos atomi elrendeződés esetén puha formájú grafitot kapunk, ha viszont ezt a konfigurációt megváltoztatjuk, eljutunk bolygónk egyik legkeményebb anyagához, a gyémánthoz. Aztán ott van a grafén, ami még a gyémántnál is keményebb.
A megfelelő hőmérséklet és nyomás megtalálása
Hála egy friss kutatásnak, most a grafit újabb, eddig „ismeretlen oldalára” derül fény egy új technikának köszönhetően. Az elemet nagyjából 1000 Celsius-fokra hevítették, miközben a normál légköri nyomás 250 ezerszeresének tették ki. Az így létrejövő szénforma ultraerősnek, mégis rendkívül rugalmasnak bizonyult, amit vélhetően űrhajókban vagy robotikus külső vázakban (úgynevezett exoszkeletonokban) lehet majd felhasználni.
“A könnyű, rugalmas, mégis erős anyagok különösen fontosnak számítanak az olyan alkalmazási területeken, ahol a könnyű súly még a várható költségnél is fontosabb” – mondta Zhisheng Zhao, a kínai Yanshan Egyetem kutatója.
Nem a mostani az első, hogy a szénből valami egészen újfajta tulajdonságú anyagot akarnak létrehozni, korábban is próbálkoztak már hasonlóval, akkor viszont nem sikerült a megfelelő hőmérséklet és nyomás kombinációját eltalálni, ami miatt a szén eredeti struktúrája visszarendeződött.
Grafit- és gyémántszerű tulajdonságokat is mutat
Az eredmény egy új, egzotikus típusa a szénnek, amely tartalmaz grafit- és gyémántszerű kötéseket, valamint grafénrétegeket, ez pedig egyszerre kölcsönöz puhaságot és erőt az anyagnak.
Az alábbi képen három különböző formáját láthatjuk az újonnan létrehozott matériának: a vörös gömbök gyémántszerű kötéseket ábrázolnak, a fekete gömbök pedig grafénrétegeket.
Forrás: Timothy Strobel
Az anyagot a kutatók „sűrített üveges szénnek” keresztelték el. A szakértők elmondása szerint rugalmassága veri a szerves gumiét, a szilícium-dioxidét és a nikkel-titán ötvözetét is, ráadásul ötször erősebb, mint a közismert fémek és ötvözetek.
A kutatócsoport most arra készül, hogy az alkalmazott technikával másfajta széntípusokat is létrehozzanak. Az eredményeket a Science Advances című szakfolyóiratban közölték.