p Um novo peso pena, "metamaterial" resistente a chamas e superelástico tem demonstrado combinar alta resistência com condutividade elétrica e isolamento térmico, sugerindo aplicações potenciais de edifícios a aeroespacial. p O composto combina nanocamadas de uma cerâmica chamada óxido de alumínio com grafeno, que é uma folha de carbono extremamente fina. Embora a cerâmica e o grafeno sejam quebradiços, o novo metamaterial tem uma microestrutura em favo de mel que fornece superelasticidade e robustez estrutural. Metamateriais são projetados com recursos, padrões ou elementos na escala de nanômetros, ou bilionésimos de um metro, fornecendo novas propriedades para várias aplicações potenciais.

p O grafeno normalmente se degradaria quando exposto a altas temperaturas, mas a cerâmica transmite alta tolerância ao calor e resistência à chama, propriedades que podem ser úteis como escudo térmico para aeronaves. O peso leve, as propriedades de alta resistência e absorção de choque podem tornar o composto um bom substrato para dispositivos eletrônicos flexíveis e "sensores de grande tensão". Por ter alta condutividade elétrica e ainda assim ser um excelente isolante térmico, pode ser usado como um retardador de chamas, revestimento termicamente isolante, bem como sensores e dispositivos que convertem calor em eletricidade, disse Gary Cheng, professor associado da Escola de Engenharia Industrial da Universidade Purdue.

p "Este material é mais leve que uma pena, "disse ele." A densidade é muito baixa. Tem uma relação resistência-peso muito elevada. "

p Os resultados foram detalhados em um artigo de pesquisa publicado em 29 de maio na revista Materiais avançados . O artigo foi uma colaboração entre Purdue, Lanzhou University e o Harbin Institute of Technology, ambos na China, e o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA. Um destaque de pesquisa sobre o trabalho apareceu na revista. Materiais de pesquisa da natureza .

p "As excelentes propriedades dos componentes baseados em cerâmica de hoje têm sido usadas para permitir muitas aplicações multifuncionais, incluindo peles de proteção térmica, sensores inteligentes, absorção de ondas eletromagnéticas e revestimentos anticorrosivos, "Cheng disse.

p Contudo, materiais à base de cerâmica têm vários gargalos fundamentais que impedem seu uso onipresente como elementos funcionais ou estruturais.

p "Aqui, relatamos um metamaterial multifuncional de cerâmica-grafeno com superelasticidade derivada da microestrutura e robustez estrutural, "Cheng disse." Conseguimos isso projetando uma microestrutura de favo de mel hierárquica montada com paredes celulares de multi-nanolayer servindo como unidades elásticas básicas. Este metamaterial demonstra uma sequência de propriedades multifuncionais simultaneamente que não foram relatadas para cerâmica e cerâmica-matriz-estruturas compostas. "

p O material compósito é feito de células interconectadas de grafeno imprensadas entre camadas de cerâmica. O andaime de grafeno, referido como um aerogel, é quimicamente ligado com camadas de cerâmica usando um processo chamado deposição de camada atômica.

p "Controlamos cuidadosamente a geometria deste aerogel de grafeno, "disse ele." E então depositamos camadas muito finas de cerâmica. A propriedade mecânica deste aerogel é multifuncional, o que é muito importante. Este trabalho tem o potencial de tornar o grafeno um material mais funcional. "

p O processo pode ser ampliado para fabricação industrial, ele disse.

p O trabalho futuro incluirá pesquisas para melhorar as propriedades do material, possivelmente mudando sua estrutura cristalina, ampliação do processo de fabricação e controle da microestrutura para ajustar as propriedades do material.