Os cientistas se inspiraram em um dos materiais naturais mais antigos para explorar as qualidades extraordinárias do grafeno, um conjunto de materiais para revolucionar campos de computadores e baterias a materiais compostos.

Publicado hoje em Nature Communications , um estudo da Monash University liderado pelo professor Dan Li estabeleceu, pela primeira vez, uma forma eficaz de formar grafeno, que normalmente existe em camadas muito finas, em formas tridimensionais úteis, espelhando a estrutura da cortiça.

O grafeno é formado quando o grafite é dividido em camadas com a espessura de um átomo. Neste formulário, é muito forte, quimicamente estável e um excelente condutor de eletricidade. Ele tem uma ampla gama de aplicações potenciais, de baterias que podem ser recarregadas em questão de segundos, para andaimes de tecido biológico para uso em transplante de órgãos e até mesmo regeneração.

Professor Li, do Departamento de Engenharia de Materiais, disse que a pesquisa anterior se concentrou principalmente nas propriedades intrínsecas e aplicações das folhas individuais, enquanto sua equipe enfrentou o desafio de projetar as folhas em estruturas 3D macroscopicamente utilizáveis.

"Quando as folhas atômicas de grafeno são montadas juntas para formar estruturas 3D, eles normalmente acabam com monólitos porosos que são quebradiços e têm um desempenho insatisfatório, "Professor Li disse.

"Em geral, pensava-se que era altamente improvável que o grafeno pudesse ser projetado em uma forma elástica, o que significa que se recupera bem do estresse ou pressão. "

Os pesquisadores usaram cortiça, que é leve, mas forte, como um modelo para superar este desafio.

Doutorando, Ling Qiu, também do Departamento de Engenharia de Materiais, ditas técnicas modernas permitiram aos cientistas analisar a estrutura de tais materiais e replicar o design eficiente da natureza.

"As fibras nas paredes das células da cortiça são compactadas para maximizar a resistência e as células individuais se conectam em uma estrutura de favo de mel que torna o material muito elástico, "Sr. Qiu disse.

Usando um método chamado freeze casting, os pesquisadores foram capazes de formar o grafeno quimicamente modificado em uma estrutura 3D que imitava a cortiça. Os blocos de grafeno produzidos eram mais leves que o ar, capaz de suportar mais de 50, 000 vezes o seu próprio peso, bons condutores de eletricidade e altamente elásticos - capaz de se recuperar de mais de 80 por cento de deformação.

"Conseguimos preservar com eficácia as qualidades extraordinárias do grafeno em uma forma 3D elástica, que abre o caminho para investigações de novos usos do grafeno - da indústria aeroespacial à engenharia de tecidos, "Professor Li disse.

"Imitar a estrutura da cortiça tornou possível o que se pensava ser impossível."