Des scientifiques découvrent un nouveau matériau 2D plus résistant que le graphène

Los científicos descubren un nuevo material 2D más fuerte que el grafeno

El nitruro de boro hexagonal (h-BN), un nuevo material descubierto por investigadores de la Universidad de Rice en Houston, EE. UU., En asociación con científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, tiene propiedades físicas similares a las del grafeno. Este elemento tiene una resistencia al agrietamiento tan alta que sorprendió incluso a los científicos responsables de la investigación.

El descubrimiento incluso va en contra de la descripción básica de la fractura del material, un principio utilizado por los científicos desde la década de 1920 para prevenir y definir la resistencia de los materiales. “Lo que vemos en este material es notable”, dijo el científico de materiales de la Universidad de Rice, Jun Lou. Alerta científica. “Nadie esperaba ver esto en materiales 2D. Por eso es tan emocionante.

El H-BN es extremadamente similar en estructura al grafeno, ya que ambos son materiales formados por redes hexagonales de átomos. Sin embargo, en el grafeno estos átomos son carbono, mientras que en h-BN cada hexágono tiene tres átomos de carbono y otros tres átomos de nitrógeno.

más fuerte de lo esperado

Los enlaces carbono-carbono son algunos de los más fuertes que se encuentran en la naturaleza, por lo que se espera que el grafeno sea mucho más fuerte que el h-BN. En general, esto es lo que realmente está sucediendo, ambos tienen valores de resistencia y elasticidad muy similares, sin embargo, los valores de h-BN son ligeramente más bajos. Sin embargo, el grafeno también tiene una baja resistencia al agrietamiento, lo que significa que es extremadamente frágil.

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“Medimos la resistencia a la fractura del grafeno hace siete años y, en realidad, no es muy resistente a las fracturas”, explicó Lou. “Si hay una grieta en la red, una pequeña carga romperá este material”, agregó.

Inicialmente, los investigadores creían que, dado que las propiedades de h-BN eran similares a las del grafeno, también lo sería su fragilidad. Sin embargo, cuando se llevaron a cabo las pruebas, encontraron que la resistencia a la rotura del h-BN es diez veces mayor que la del grafeno.

¿Por qué tan fuerte?

Comparación de grietas en una muestra de grafeno frente a una muestra de h-BN. Crédito: Universidad de RicePara averiguar por qué, el equipo analizó muestras de h-BN utilizando un microscopio electrónico para observar con gran detalle cómo ocurren las grietas. Y después de más de 1.000 horas de experimentación y análisis de seguimiento, pudieron descubrir que los dos materiales, aunque similares, no son exactamente iguales.

En el grafeno, una grieta tiende a zigzaguear hacia arriba y hacia abajo, mientras que en h-BN las grietas tienden a ramificarse, haciendo que el material sea mucho más fuerte. Si la grieta está ramificada, significa que está girando ”, explicó Lou. “Si tienes esta grieta giratoria, básicamente se necesita energía extra para impulsar la grieta. De modo que ha endurecido eficazmente su material, lo que dificulta mucho la propagación de grietas”.

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Esta capacidad tiene implicaciones para el desarrollo de materiales 2D flexibles y aplicables en electrónica, por ejemplo. Incluso el h-BN tiene una serie de propiedades que lo convierten en un excelente prospecto para aplicaciones electrónicas, ya que presenta resistencia al calor y estabilidad química. Por lo tanto, podría proporcionar una nueva forma de desarrollar tecnologías como ropa inteligente, tatuajes electrónicos e incluso implantes.

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