(Phys.org) —Los nanomateriales de carbono vienen en muchas formas diferentes, como el diamante, aerogeles, grafeno y hollín. A veces, los nanomateriales de carbono incluso se utilizan como bloques de construcción para fabricar nanomateriales más complejos. Un ejemplo reciente de esto son los bosques de nanotubos que se cultivan para proporcionar la materia prima para fabricar hilos de nanotubos que se tejen en músculos artificiales hechos a medida. En breve, Los nanomateriales de carbono son un grupo versátil que parece brindar oportunidades infinitas para la innovación.

En un nuevo periódico El físico Pekka Koskinen de la Universidad de Jyväskylä en Finlandia ha propuesto y modelado una nueva nanoestructura de carbono compuesto que consiste en una hoja de grafeno ondulada intercalada entre dos hojas de grafeno planas, resultando en "cartón de grafeno". El trabajo se publica en un número reciente de Letras de física aplicada .

"Si se realiza de forma experimental, la estructura podría usarse como una plataforma de propósito general a nanoescala, imitando el uso de cartón normal a macroescala, "Koskinen dijo Phys.org . "El cartón también podría utilizarse en las mismas aplicaciones que otros materiales de carbono poroso, como en baterías o en filtrado. Sin embargo, más adecuadas serían las aplicaciones que hacen uso de las propiedades mecánicas ajustables. Con técnicas de fabricación escalables, la capacidad de sintonización podría incluso transferirse a objetos a macroescala hechos de cartón de grafeno ".

La idea del cartón de grafeno se basa en experimentos recientes que demostraron ondulaciones periódicas en el grafeno, similar a la ondulación de las sábanas de satén. Sin embargo, Es probable que la realización experimental de cartón de grafeno sea más difícil porque la hoja ondulada debe estar intercalada por hojas exteriores. El cartón se mantendría unido por enlaces covalentes, que podría introducirse mediante irradiación de electrones o funcionalización química.

Aunque fabricar cartón de grafeno puede ser extremadamente difícil, En el artículo actual, el modelado de Koskinen del material nanocompuesto proporciona información sobre sus características estructurales y mecánicas. Descubrió que el aumento del esfuerzo cortante en el material de cartón revela cuatro fases, comenzando con plano, a ondas de tipo seno, a ondas tipo hongo, a las ondas colapsadas.

Quizás más interesante para propósitos prácticos, El modelado de Koskinen revela que las propiedades mecánicas del cartón de grafeno son altamente ajustables al modificar las deformaciones estructurales, como la compresión, cortar, y tensión. Por ejemplo, La elasticidad del material se puede ajustar en órdenes de magnitud controlando la deformación.

Por otro ejemplo, controlar la deformación también puede ajustar teóricamente la relación de Poisson en un rango muy amplio (-0,5 a 10). La relación de Poisson mide cuánto se expande un material comprimido perpendicular a la dirección de compresión, y es una métrica útil para desarrollar nuevos materiales. El modelo aquí muestra que la relación de Poisson del cartón de grafeno disminuye a medida que aumenta la deformación.

"Para mí, el resultado más fascinante fue que incluso una estructura tan simple y natural podría mostrar proporciones de Poisson negativas, "Dijo Koskinen.

Koskinen espera que estas predicciones sirvan de motivación para la realización experimental de cartón de grafeno. Debido a que los resultados son generales, también pueden servir como punto de partida para investigar otros materiales en capas con estructuras onduladas intercaladas.

"Hay muchos otros materiales bidimensionales atómicamente delgados y endebles, y, por lo tanto, mucho espacio para buscar nanomateriales novedosos con propiedades personalizables, "Dijo Koskinen.

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