Se ha desarrollado un nuevo metamaterial que presenta una resistencia cientos de veces mayor que la de los metales puros. Los investigadores de KAIST han desarrollado un nanomaterial compuesto. El nanomaterial consiste en grafeno insertado en cobre y níquel y exhibe resistencias 500 y 180 veces. respectivamente, mayor que la de los metales puros. El resultado del esfuerzo de investigación se publicó en la edición en línea del 2 de julio en Comunicaciones de la naturaleza diario.

El grafeno muestra una resistencia 200 veces mayor que la del acero, es estirable, y es flexible. La investigación de armamento del ejército de EE. UU., El Centro de Desarrollo e Ingeniería desarrolló un nanomaterial de grafeno-metal, pero no logró mejorar drásticamente la resistencia del material. Para maximizar el aumento de fuerza impartido por la adición de grafeno, el equipo de investigación de KAIST creó una estructura en capas de metal y grafeno. Usando CVD (Chemical Vapor Deposition), el equipo hizo crecer una sola capa de grafeno sobre un sustrato depositado de metal, luego depositó otra capa de metal y repitió el proceso para producir un material compuesto de múltiples capas de metal-grafeno que, lograr una primicia mundial al hacerlo, utilizó una sola capa de grafeno.

Las pruebas de microcompresión dentro del microscopio electrónico de transmisión y la simulación de dinámica molecular mostraron de manera efectiva el efecto de mejora de la fuerza y ​​el movimiento de dislocación a nivel atómico. Las características mecánicas de la capa de grafeno dentro del material compuesto de metal-grafeno bloquearon con éxito las dislocaciones y grietas del daño externo que se desplazaban hacia adentro. Por lo tanto, el material compuesto mostró una resistencia más allá de los materiales multicapa metal-metal convencionales.

El material multicapa de cobre-grafeno con una distancia interplanar de 70 nm mostró una resistencia 500 veces mayor (1,5 GPa) que el material multicapa de cobre puro y níquel-grafeno con una distancia interplanar de 100 nm mostró una resistencia 180 veces mayor (4,0 GPa) que el níquel puro. Se encontró que existe una clara relación entre la distancia entre planos y la resistencia del material multicapa. Una distancia interplanar más pequeña dificultaba el movimiento de dislocación y, por lo tanto, aumentaba la resistencia del material. Profesor Han, quién dirigió el esfuerzo de investigación, comentó que "el resultado es asombroso ya que el 0,00004% en peso de grafeno aumentó la resistencia de los materiales en cientos de veces" y que "las mejoras basadas en este éxito, especialmente permitiendo la producción en masa con proceso de rollo a rollo o proceso de sinterización de metal, en la producción de vehículos ligeros y naves espaciales, las piezas de ultra alta resistencia pueden ser posibles ". Además, el profesor Han mencionó que" el nuevo material se puede aplicar al material de recubrimiento para la construcción de reactores nucleares u otros materiales estructurales que requieran una alta confiabilidad ".