मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के शोधकर्ताओं ने कार्बन के दो-आयामी रूप ग्रेफीन फ्लेक्स को कंप्रेस करके और फ्यूज करके ज्ञात सबसे मजबूत और हल्के पदार्थों में से एक का उत्पादन किया है। इसकी गणना घनत्व स्टील की घनत्व का केवल 5% था इसकी ताकत में दस गुना वृद्धि के साथ। संबंधित कार्य जर्नल एडवांस में जर्नल में प्रकाशित हुआ था।
अपने मूल रूप में, ग्राफीन को सभी ज्ञात सामग्रियों में सबसे मजबूत माना जाता है, और इसका सैद्धांतिक अध्ययन पिछली शताब्दी के अंत में शुरू हुआ था। यह दुनिया का पहला दो आयामी क्रिस्टल है जिसे 2004 में एंड्री गीम और कोन्स्टेंटिन नोवोसेलोव ने ऑक्सीडाइज्ड सिलिकॉन सब्सट्रेट पर सबसे पतले ग्रेफाइट फिल्मों से प्राप्त किया था। इस उपलब्धि के लिए, उन्हें छह साल बाद भौतिकी में नोबेल पुरस्कार दिया गया।
ग्राफीन की स्थापना के बाद से, औद्योगिक पैमाने पर इसके उत्पादन के तरीके विकसित किए गए हैं। इसमें कुछ प्रगति पहले ही प्राप्त की जा चुकी है, हालाँकि, अभी तक इसे प्रभावी रूप से एक प्रभावी त्रि-आयामी रूप में बदलना संभव नहीं है - इस असाधारण सामग्री के महत्वपूर्ण गुण खो गए थे, और इसकी ताकत भविष्यवाणी की तुलना में कम परिमाण के कई आदेश थे।
इस समस्या को हल करने के लिए, MIT के इंजीनियरों ने थोक ग्राफीन के आवश्यक ज्यामितीय विन्यास पर ध्यान केंद्रित किया। उन्होंने परमाणु स्तर तक इसके व्यवहार का विश्लेषण किया, और फिर गणितीय मॉडल और कंप्यूटर सिमुलेशन बनाने के लिए प्राप्त डेटा का उपयोग किया। अंतिम निष्कर्ष प्रयोगात्मक टिप्पणियों के अनुरूप थे, जो शुरू में उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित अन्य सामग्रियों से एक हजार गुना बढ़े हुए मॉडल के साथ किए गए थे।
एमआईटी में नागरिक और पर्यावरण इंजीनियरिंग के प्रमुख मार्कस ब्यूहलर के अनुसार, 3 डी ऑब्जेक्ट्स बनाने के लिए 2 डी सामग्री आमतौर पर बहुत उपयोगी नहीं होती हैं जो इमारतों के निर्माण में उपयोग की जा सकती हैं। लेकिन कंप्यूटर मॉडलिंग ने इस समस्या को दूर करना संभव बना दिया, और सफलता के लिए ज्यामिति निर्धारण कारक बन गया।
परिणामस्वरूप, शोधकर्ता छोटे ग्राफीन फ्लेक्स को संपीड़ित और गर्म करके एक मजबूत और स्थिर झरझरा सामग्री बनाने में सक्षम थे। इसकी संरचना, कुछ कोरल और सूक्ष्म डायटम की याद दिलाती है, जिसमें वॉल्यूम के संबंध में एक विशाल सतह क्षेत्र है। यह एक जाइरोइड के रूप में जाना जाता है - 1970 में नासा के एलन स्कोन द्वारा वर्णित ट्रिपल आवधिक न्यूनतम सतह के साथ एक निरंतर दोहराता हुआ आकार।
"परिणाम बताते हैं कि नए तीन-आयामी आकृतियों का महत्वपूर्ण पहलू उनके असामान्य ज्यामितीय कॉन्फ़िगरेशन के साथ सामग्री की तुलना में अधिक है," एमआईटी में उल्लेख किया गया है।
संस्थान के इंजीनियरों के अनुसार, इस तरह की ज्यामिति कंक्रीट में बड़े पैमाने पर संरचनात्मक सामग्री पर भी लागू की जा सकती है, जैसे कंक्रीट। और यह झरझरा संरचना न केवल बढ़ी हुई ताकत प्रदान करेगा, बल्कि इसके अंदर हवा के लिए अच्छा थर्मल इन्सुलेशन भी होगा।
"आप या तो एक सामग्री के रूप में वास्तविक ग्राफीन का उपयोग कर सकते हैं, या ज्यामिति को लागू कर सकते हैं जिसे हमने अन्य सामग्रियों, जैसे पॉलिमर या धातुओं के संयोजन में खोजा है," मार्कस ब्यूहलर ने निष्कर्ष निकाला।
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