Graphen, das Wundermaterial, das in den nächsten zehn Jahren fast jeden Bereich von Wissenschaft und Technologie verjüngen sollte, kann seiner bereits überaus langen Liste eine weitere Anwendung hinzufügen: kugelsichere Panzerung. US-Forscher haben herausgefunden, dass durch das Stapeln von Graphenblättern übereinander das Acht- bis 10-fache der Bremskraft von Stahl erreicht wird.
Ich weiß, ich weiß — an dieser Stelle ist es kaum verwunderlich, dass Graphen das ideale Material für dünne und leichte kugelsichere Panzerungen ist. Es ist jedoch immer noch ziemlich beeindruckend, dass alle Eigenschaften von Graphen — vom elektrisch leitfähigsten Material der Welt über superstark bis hin zu transparenten Gehirnimplantaten – von einer einatomigen Schicht aus Kohlenstoffatomen herrühren, die in einer Wabenstruktur angeordnet sind.
So sieht perfektes Graphen aus: Eine Monoschicht aus Kohlenstoffatomen. Es stellt sich heraus, es ist super-stark, zusammen mit Mega-leitfähig unter anderem.
Diese neue Forschung, die von der Rice University und der University of Massachusetts durchgeführt wurde, ist bemerkenswert als eines der ersten Beispiele für das tatsächliche Testen von Graphen. Normalerweise wird viel Graphenforschung simuliert oder theoretisch oder extrapoliert. In diesem Fall feuerten die US-Forscher tatsächlich winzige Goldkugeln auf Graphenplatten ab und maßen dann die Ergebnisse.
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Die Forscher testeten zwischen 10 und 100 Schichten Graphen — zwischen 10 Nanometern und 100 Nanometern dick. Sie fokussierten einen Laser auf ein Goldfilament und verdampften es zu einem Projektil, das sich mit 3.000 Metern pro Sekunde bewegte — oder mehr als doppelt so schnell wie die Mündungsgeschwindigkeit eines Hochleistungsgewehrs. Als die winzigen (mikrometergroßen) Kugeln in die Graphenpanzerung einschlugen, zeigte sie etwa die doppelte Bremskraft von Kevlar oder etwa das 10-fache der Bremskraft von Stahlblech.
Eine Illustration der Graphen Verformung, wie es von einer Kugel getroffen wird
Wie erwartet, verursachte der Aufprall der Kugeln, dass sich das Graphen in eine Kegelform verformte — und dann radial knackte. Diese Risse sind etwas problematisch, aber sie könnten leicht mit einer Verbundstruktur (vielleicht einer Keramikplatte) oder einfach mit mehr Graphen gelöst werden. Denken Sie daran, Graphen ist so dünn und leicht, dass Sie grundsätzlich unbegrenzt Schichten davon stapeln können, ohne dass eine signifikante Sperrigkeit oder Masse entsteht; eine Million Graphenschichten wären in der Größenordnung von 1 Million Nanometern … oder 1 Millimeter dick.
In Zukunft kehren wir noch einmal zum Dreh- und Angelpunkt der bevorstehenden Graphenrevolution zurück: Die Herstellung großer Mengen des Materials in einer Qualität, die für kommerzielle Anwendungen ausreicht. So wie es aussieht, haben wir Prozesse, die ziemlich große Mengen an minderwertigem Graphen oder winzige Mengen an hochwertigem Graphen produzieren können, aber wir warten immer noch auf die Goldilocks-Methode, die alles kann. Und dann … und dann fahren wir mit einem Weltraumlift, ausgestattet mit transparenten, biegsamen Smartphones, mit Batterien, die eine Woche halten … und leichten Graphen-Körperpanzern, nur für den Fall, dass dich jemand erschießt oder du von einem streunenden Stück Weltraummüll getroffen wirst. Klingt die Zukunft nicht großartig?
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