Door grafeen in een heel specifieke vorm te printen is het aanzienlijk sterker dan anders. Onderzoekers van het Massachussetts Institute of Technology bouwden voor het eerste een 'supersterke' kubus.

De onderzoekers gebruikten grafeen, het bekende atoomdikke koolstof. Dit materiaal is in twee dimensies extreem sterk. Je zou verwachten dat 3D-objecten van grafeen daardoor ook heel sterk zouden zijn, maar dit bleek tot nu toe altijd tegen te vallen.

 

Kubus vol gaten

Om toch iets sterks te maken richtten de materiaalkundigen van MIT zich tot de wiskunde. Ze maakten een berekening om de sterkst mogelijke vorm voor een materiaal uit te zoeken. Het resultaat was een kubus vol gaten en met een gegolfde buitenkant. Een vorm die alleen met een 3D-printer te maken is, vanwege de plek van de gaten binnenin. De onderzoekers maakten twee versies, beide knalroze. Eentje met dunne golfjes, de andere met dikkere randen. Vervolgens zetten ze beide vormen onder een hydraulische pers.

De vorm bleek opmerkelijk gevolgen te hebben. De dikkere kubus kon de druk langer aan zonder te barsten, maar explodeerde daarna spectaculair. De dunnere variant brak geleidelijk naarmate de pers harder drukte. Beide kubussen waren echter opmerkelijk sterk. Ze konden tien keer zoveel aan als een stalen kubus, terwijl ze 95 procent minder wogen.

 

Alle materialen

Deels ligt de sterke en het lage gewicht aan het gebruik van grafeen. Maar de echte doorbraak is het printen van een supersterke vorm. Dankzij een computermodel dat individuele atomen modelleert konden ze de sterkste vorm op de computer uittekenen. Die vorm konden ze vervolgens met een geavanceerde 3D-printer maken.

Met het model is volgens de onderzoekers van elk materiaal de 'optimale' vorm te printen. Dat betekent dus dat ook aluminium, staal of plastic sterk en toch lichtgewicht kunnen worden, mits de 3D-printer goed genoeg is. Luchtvaart, de maakindustrie en de bouw kunnen daar veel aan hebben.

Beeld: Melanie Gonick/MITgrafeen