Onderzoekers van het Karlsruher Institut für Technologie hebben een piepklein roostertje gebouwd van glasachtig koolstof dat enorme drukken kan weerstaan. Het is een van de sterkste materialen ter wereld; alleen diamant is per gewichtseenheid steviger.
Het materiaal bestaat uit balkjes van 1 µm lang en 200 nm dik. De structuur is zo groot te maken als nodig. Door de balkjes in een driehoekig rasterpatroon te leggen krijgt het materiaal een stevigheid die zich kan meten met die van diamant. Het kan een druk aan van 1,2 miljard N/m², ongeveer 12 000 keer de normale druk op aarde.
De bijzondere structuur is niet eenvoudig om te maken. De onderzoekers gebruikten een bijzondere vorm van 3D-printen die multifotonlithografie heet. Daarbij wordt een vloeibare, wasachtige substantie uitgesneden met een laser. Dit proces luistert zeer nauw, maar kan wel op nanoniveau werken en is dus geschikt voor dit soort microscopische structuren.
Vervolgens verhitten de onderzoekers het bouwwerk tot meer dan 900 °C, waardoor de koolstof uithardt en alle andere atomen in het materiaal juist meer energie krijgen. Dat proces zorgt voor een drukbestendig, glasachtig materiaal.
Het proces zorgt ervoor dat het raster een zogenoemd metamateriaal is: materiaal dat zo klein is dat het onverwachte eigenschappen krijgt. In dit geval blijkt het koolstof goed geleidt en specifieke stoffen doorlaat en tegenhoudt. Daarom denken de onderzoekers aan toepassingen als filters en computerchips.
Lead image credit: J. Bauer/KIT
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.