p (Phys.org) —Nanomateriais de carbono vêm em muitas formas diferentes, como diamante, aerogéis, grafeno, e fuligem. Às vezes, nanomateriais de carbono são usados ​​como blocos de construção para fazer nanomateriais mais complexos. Um exemplo recente disso são as florestas de nanotubos que são cultivadas para fornecer a matéria-prima para fazer fios de nanotubos que são tecidos em músculos artificiais feitos sob medida. Resumidamente, os nanomateriais de carbono são um grupo versátil que parece fornecer oportunidades infinitas de inovação. p Em um novo jornal, o físico Pekka Koskinen da Universidade de Jyväskylä na Finlândia propôs e modelou uma nova nanoestrutura de carbono composto que consiste em uma folha ondulada de grafeno imprensada entre duas folhas planas de grafeno, resultando em "papelão grafeno". O trabalho está publicado em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

p "Se realizado experimentalmente, a estrutura pode ser usada como uma plataforma de uso geral em nanoescala, imitando o uso de papelão normal em macroescala, "Koskinen disse Phys.org . "O papelão também pode ser usado nas mesmas aplicações que outros materiais de carbono poroso, como em baterias ou em filtragem. Contudo, mais adequados seriam os aplicativos que fazem uso das propriedades mecânicas ajustáveis. Com técnicas de fabricação escaláveis, a sintonia talvez pudesse até ser transferida para objetos em macroescala feitos de papelão grafeno. "

p A ideia do papelão grafeno baseia-se em experimentos recentes que demonstraram ondulações periódicas no grafeno, semelhante à ondulação dos lençóis de cetim. Contudo, realizar experimentalmente o papelão de grafeno é provavelmente mais difícil porque a folha ondulada deve ser ensanduichada por folhas externas. O papelão seria mantido unido por ligações covalentes, que pode ser introduzida por irradiação de elétrons ou funcionalização química.

p Embora a fabricação de papelão grafeno possa ser extremamente difícil, no artigo atual, a modelagem de Koskinen do material nanocompósito fornece uma visão sobre suas características estruturais e mecânicas. Ele descobriu que aumentar a tensão de cisalhamento no material de papelão revela quatro fases, começando com plano, para ondulações do tipo seno, para ondulações do tipo cogumelo, para ondulações colapsadas.

p Talvez mais interessante para fins práticos, A modelagem de Koskinen revela que as propriedades mecânicas do papelão grafeno são altamente ajustáveis, modificando as deformações estruturais, como compressão, cisalhar, e tensão. Por exemplo, a elasticidade do material pode ser ajustada em ordens de magnitude controlando a deformação.

p Para outro exemplo, controlar a deformação também pode, teoricamente, ajustar o coeficiente de Poisson em uma faixa muito ampla (-0,5 a 10). O coeficiente de Poisson mede o quanto um material comprimido se expande perpendicularmente à direção de compressão, e é uma métrica útil para o desenvolvimento de novos materiais. A modelagem aqui mostra que o coeficiente de Poisson do papelão grafeno diminui à medida que a deformação aumenta.

p "Para mim, o resultado mais fascinante foi que mesmo uma estrutura tão simples e natural poderia apresentar taxas de Poisson negativas, "Koskinen disse.

p Koskinen espera que essas previsões sirvam como motivação para a realização experimental do papelão grafeno. Como os resultados são gerais, eles também podem servir como um ponto de partida para a investigação de outros materiais em camadas com estruturas onduladas em sanduíche.

p "Existem muitos outros materiais bidimensionais atomicamente finos e frágeis, e, portanto, muito espaço para pesquisar novos nanomateriais com propriedades personalizáveis, "Koskinen disse. p © 2014 Phys.org. Todos os direitos reservados.