Investigadores ha creado carbono amorfo monocapa, que aumenta la resistencia y durabilidad de los materiales 2D
“Este diseño único evita que las grietas se propaguen fácilmente, lo que permite que el material absorba más energía antes de romperse ”
Gustavo Raskoksy / Universidad Rice
zap.aeiou.pt
2 de marzo de 2025
Un equipo de investigadores ha creado carbono amorfo monocapa, que aumenta la resistencia y durabilidad de los materiales 2D y podría ser muy útil en las áreas de electrónica y sensores.
Un nuevo material a base de carbono, el carbono amorfo monocapa (MAC), está revolucionando el campo de la ciencia de los materiales al aumentar significativamente la resistencia de los materiales 2D.
Según un estudio publicado en Matter por investigadores de la Universidad Rice, la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el MAC es ocho veces más fuerte que el grafeno , lo que lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones en electrónica, almacenamiento de energía y sensores avanzados, explica SciTech Daily .
Durante años, los científicos de materiales se han enfrentado al desafío de equilibrar la resistencia y la tenacidad en materiales 2D. Aunque el grafeno es uno de los materiales más fuertes que se conocen, su fragilidad lo hace susceptible a fracturas repentinas cuando se forman grietas. Sin embargo, el MAC tiene una capacidad única para resistir la propagación de grietas, lo que lo hace mucho más fuerte bajo tensión.
El secreto de la mayor resistencia del MAC reside en su estructura compuesta, que integra regiones cristalinas y amorfas. A diferencia de la estructura hexagonal perfectamente ordenada del grafeno, la estructura MAC evita que las grietas se propaguen fácilmente, lo que le permite absorber más energía antes de romperse .
“Este diseño único evita que las grietas se propaguen fácilmente, lo que permite que el material absorba más energía antes de romperse ”, explicó Bongki Shin, autor principal y estudiante de posgrado en ciencia de materiales y nanoingeniería.
Para aumentar la resistencia de los materiales 2D, los investigadores suelen utilizar dos estrategias: resistencia extrínseca , que implica la adición de nanoestructuras de refuerzo, y resistencia intrínseca , que modifica la estructura interna del material.
La estructura compuesta en el plano del MAC ejemplifica este último enfoque, demostrando que la incorporación de regiones cristalinas ordenadas en una matriz amorfa desordenada puede mejorar drásticamente la tenacidad a las fracturas.
El equipo de investigación utilizó imágenes y simulaciones avanzadas para comprender las propiedades únicas del MAC. Los científicos de la Universidad Rice realizaron pruebas de tracción in situ dentro de un microscopio, lo que les permitió observar la formación y propagación de grietas en tiempo real.
Mientras tanto, los investigadores del MIT utilizaron simulaciones de dinámica molecular para analizar cómo la estructura atómica del MAC influye en su energía de fractura.
“Esto no se ha hecho antes porque crear y visualizar un material ultrafino y desordenado a escala atómica es extremadamente difícil ”, dijo Yimo Han , profesor asistente de ciencia de materiales y nanoingeniería.
“Sin embargo, gracias a los recientes avances en la síntesis de nanomateriales y la obtención de imágenes de alta resolución, pudimos descubrir un nuevo enfoque para hacer que los materiales 2D sean más resistentes sin añadir capas adicionales”.
Los hallazgos sugieren que este enfoque estructural para el endurecimiento podría aplicarse a otros materiales 2D, abriendo nuevas vías para el diseño de nanomateriales más fuertes y duraderos .
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