Već duže vrijeme istraživanje novih materijala postalo je jedna od glavnih linija rada za napredak prema učinkovitijim proizvodnim modelima. Obično svaki razvijeni materijal nastoji smanjiti potrošnju energije, optimizirati resurse i ponuditi tehnička rješenja za još uvijek neriješene strukturne i ekološke probleme.
Unutar tog okvira pojavio se eksperimentalni materijal koji privlači pažnju sveučilišta i tehnoloških centara. Njegova struktura, temeljena na ugljiku i zraku, postavlja promjenu paradigme u načinu razmišljanja o industrijskim komponentama, s obzirom na to da ga krasi minimalna težina, što ga čini visoko funkcionalnim za višestruke buduće primjene.
Što je aerografit i od čega se sastoji?
Aerografit je materijal koji su razvili istraživači s Tehnološkog sveučilišta u Hamburgu zajedno s drugim njemačkim centrima. Njegova glavna karakteristika je ekstremno niska gustoća: oko 0,2 miligrama po kubičnom centimetru. U praktičnom smislu, ovaj materijal sastoji se od 99,99% zraka, što ga čini jednim od najlakših materijala ikada proizvedenih.
Ključ ovog materijala leži u njegovoj unutarnjoj strukturi. Radi se o trodimenzionalnoj mreži formiranoj od mikroskopskih, potpuno šupljih ugljikovih cijevi. Ove cijevi se međusobno povezuju stvarajući stabilnu matricu, unatoč tome što je većina volumena zrak. Ova arhitektura objašnjava zašto materijal može biti tako lagan bez gubitka strukturne kohezije. Nalaz je objavljen u znanstvenom časopisu Advanced Materials, gdje su detaljno opisani proces proizvodnje i prva mehanička i električna ispitivanja provedena u laboratoriju.
Fizička svojstva i nevjerojatna izdržljivost
Osim svoje težine, aerografit se ističe mehaničkim ponašanjem. Materijal se može komprimirati do drastičnog smanjenja volumena, a nakon uklanjanja pritiska, vraća se u prvobitni oblik bez gubitka unutarnje povezanosti. Ovo elastično ponašanje neuobičajeno je za materijale s tako niskom gustoćom.
- Otpornost na opterećenje: Prema istraživačima, materijal je sposoban podnijeti opterećenja koja uvelike premašuju njegovu vlastitu težinu.
- Hidrofobnost: Materijal odbija vodu, što proširuje njegov potencijal u okruženjima gdje vlaga predstavlja tehnički problem.
- Električna vodljivost: Unatoč tome što je gotovo u potpunosti zrak, omogućuje prolaz električne struje zahvaljujući kontinuitetu svoje ugljikove mreže.
Budućnost industrijske primjene
Jedan od aspekata koji izaziva najveći interes su baterije i ultralake ćelije, posebno u tehnologijama kao što su litij-ionske baterije. Smanjenje težine u ovim sustavima moglo bi imati izravan utjecaj na električna vozila, e-bicikle i prijenosne uređaje, gdje je svaki gram važan za učinkovitost.
Proces proizvodnje temelji se na tehnikama kemijskog taloženja iz parne faze. Inicijalno se koriste strukture cinkovog oksida koje služe kao predložak, a koje se zatim izlažu visokim temperaturama dok se ne prekriju slojem ugljika. Kasnije se cink uklanja kemijskim reakcijama, ostavljajući samo poroznu ugljičnu mrežu. Iako je proizvodnja trenutno ograničena na eksperimentalnu razinu, budućnost obećava primjenu u pročišćavanju vode, aeronautici i izgradnji ultralakih struktura.
