Grafeen wordt daadwerkelijk minder bros als je het verstevigt met koolstofnanobuisjes. Dat zat er dik in maar er zijn nu ook metingen die het bewijzen, meldt ACS Nano.

Nanoveteraan James Tour presenteerde dat ‘gewapende’ grafeen (rebar graphene) vier jaar geleden voor het eerst. Hij maakte het door koolstofnanobuisjes te verspreiden over een koperoppervlak en ze vervolgens deels te laten verdampen. De koolstof slaat dan over het hele oppervlak neer in de vorm van een grafeenlaagje, waarvan de structuur hier en daar naadloos in die van de nanobuisjes overgaat.

Tour vermoedde al dat het de treksterkte zou verbeteren. Bij puur grafeen is die sterkte in de praktijk veel lager dan op papier, omdat er altijd defecten in de structuur zitten die het begin van een scheur kunnen vormen. Alleen beschikte zijn lab niet over de apparatuur om dat te meten.

De groep van zijn collega Jun Lou, eveneens verbonden aan Rice University in Houston, heeft het stokje nu overgenomen. Ze bouwde een soort nano-trekbankje in het inwendige van een SEM-elektronenmicroscoop. Je kunt er een stukje gewapend grafeen mee uitrekken, en volgen wat er met de structuur gebeurt.

Er komt uit dat de breuksterkte oploopt van 4 MPa bij zuiver grafeen tot 10,7 MPa bij de gewapende variant. Je ziet dat scheuren zich zigzag moeten voortplanten, om de veel sterkere koolstofnanobuisjes heen. En als het materiaal net niet helemaal breekt, zie je dat de buisjes de scheuren overbruggen en soms zelfs de elektrische geleiding in stand houden.

Simulaties door collega’s van Brown University bevestigen dat het patroon er ook in theorie zo uitziet.

De wapening kan grafeen beter toepasbaar maken als geleider in nano-elektronica. Maar de onderzoekers laten doorschemeren dat het nog belangrijker is dat je de treksterkte van 2D-materialen nu überhaupt kunt meten - grafeen is maar één van de vele mogelijkheden op dit gebied.

bron: Rice University