سبک ترین ماده دنیا

ماده تاریک: جدیدترین قهرمان گروه «سبک‌ترین ماده دنیا»، ماده‌ای کربنی است که اخیرا توسط گروهی از دانشمندان آلمانی در دانشگاه کیل و دانشگاه صنعتی هامبورگ خلق شده است؛ ماده‌ای که نام آئروگرافیت برای آن انتخاب شده است. آئروگرافیت ماده‌ای به رنگ سیاه براق و با تخلخل فراوان است که تقریبا تمام نوری را که به آن می‌تابد جذب می‌کند.

ماتیاس مکلنبرگ از دانشگاه هامبورگ می‌گوید: «حتی باریک‌ترین تکه آئروگرافیت از نظر چشم انسان کاملا کدر است. بر خلاف اسفنج که نور تابیده شده به آن از آن رد و یا منعکس می‌شود، آئروگرافیت حتی یک ذره هم شفاف نیست.» وی می‌افزاید که دستان ما به سختی می‌تواند متوجه کرکی بودن سطح اسفنج‌مانند این ماده شود، چرا که این ماده ابتکاری عملا بی‌وزن است.

آئروگرافیت ماده‌ای به رنگ سیاه براق و با تخلخل فراوان است که تقریبا تمام نوری را که به آن می‌تابد جذب می‌کند

خاصیت رسانایی و سبک‌تر بودن آئروگرافیت نسبت به ماده رکورددار قبلی، کاربرد آن را در مهندسی باتری‌ها و سیستم‌های تصفیه آب، و همچنین دانش بیوتکنولوزی نوید می‌دهد.

قهرمان سبک‌وزن: نمای تهیه شده از آئروگرافیت توسط میکروسکوپ الکترونی یادآور تار عنکبوت و یا رشته‌های نخ در هم تنیده است. در حقیقت، این ساختار نازک شبکه‌ای از نوارهای کربنی است و یکی از بی‌شمار عناصر پایه‌مانندی است که به همراه یکدیگر یک شبکه بزرگ‌تر و متخلخل از «پل‌های داخلی» را شکل می‌دهند. این نوع از ساختار مرتبه‌ای همان مشخصه‌ای است که به آئروگرافیت چگالی پایین و مقاومت بالا می‌بخشد.

کالای داغ: برای ساخت آئروگرافیت، پودر اکسید روی در یک کوره با دمای 900 درجه سانتی‌گراد حرارت داده شد. محصول بلوری حاصل به صورت یک قرص شکل داده شد که در بردارنده ساختارهای میکروسکوپی با ابعاد نانو اکسید روی موسوم به چهاروجهی منتظم (Tetrapod) بود.

چهاروجهی‌ها اساس آئروگرافیت را شکل می‌دهند. در مرحله بعد، این قرص اکسید روی در یک محیط سرشار از گاز حاوی کربن تا 760 درجه سانتی‌گراد مجددا حرارت داده شد. کربن به آرامی روی چهاروجهی‌ها را پوشاند، اکسید روی را حل و به گاز تبدیل کرد، و شبکه گرافیتی ساختارهای در هم تنیده آئروگرافیت را ایجاد کرد.

شکل‌گیری: تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می‌دهد زمانی‌که آئروگرافیت شکل می‌گیرد، پوسته‌های نازک گرافیتی همان شکل ساختارهای عقب رانده شده اکسید روی را حفظ می‌کنند. به گفته مکلنبورگ، پس از اتمام فرایند این ساختارها به عنوان بخشی از آئروگرافیت باقی می‌مانند.

علاوه بر خاصیت فوق سبک بودن، آئروگرافیت بسیار انعطاف‌پذیر و فنری است. این ماده می‌تواند فشار تقریبا کامل را بدون صدمه دیدن تحمل کند، و شبکه‌های آن را می‌توان برای کاربردهای بالقوه مختلف تنظیم کرد.

کاملا لوله‌ای: پل‌های داخلی آئروگرافیت از ساختارهای اکسید روی سفید به لوله‌های گرافیتی نیمه‌شفاف تبدیل شده‌اند. مکلنبروگ می‌گوید: «در مجموع، مشخصات آئروگرافیت هنوز کاملا شناخته نشده است. کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد».

منبع: تبیان