È stato sviluppato un nuovo metamateriale che presenta una resistenza centinaia di volte maggiore rispetto ai metalli puri. I ricercatori di KAIST hanno sviluppato un nanomateriale composito. Il nanomateriale è costituito da grafene inserito in rame e nichel e presenta punti di forza 500 volte e 180 volte, rispettivamente, maggiore di quella dei metalli puri. Il risultato dello sforzo di ricerca è stato pubblicato nell'edizione online del 2 luglio in Comunicazioni sulla natura rivista.
Il grafene mostra una forza 200 volte maggiore di quella dell'acciaio, è estensibile, ed è flessibile. La ricerca sugli armamenti dell'esercito americano, Development and Engineering Center ha sviluppato un nanomateriale di grafene-metallo ma non è riuscito a migliorare drasticamente la resistenza del materiale. Per massimizzare l'aumento di forza impartito dall'aggiunta di grafene, il team di ricerca KAIST ha creato una struttura a strati di metallo e grafene. Utilizzando CVD (Chemical Vapor Deposition) il team ha coltivato un singolo strato di grafene su un substrato depositato in metallo, quindi ha depositato un altro strato metallico e ha ripetuto il processo per produrre un materiale composito multistrato metallo-grafene che, ottenendo una prima mondiale in questo modo, utilizzato un singolo strato di grafene.
I test di microcompressione all'interno del microscopio elettronico a trasmissione e la simulazione della dinamica molecolare hanno mostrato efficacemente l'effetto di potenziamento della forza e il movimento di dislocazione a livello atomico. Le caratteristiche meccaniche dello strato di grafene all'interno del materiale composito metallo-grafene hanno bloccato con successo le dislocazioni e le crepe causate da danni esterni che si spostano verso l'interno. Pertanto, il materiale composito ha mostrato una resistenza superiore ai materiali multistrato metallo-metallo convenzionali.
Il materiale multistrato rame-grafene con una distanza interplanare di 70 nm ha mostrato una resistenza 500 volte maggiore (1,5 GPa) rispetto al rame puro e il materiale multistrato nichel-grafene con una distanza interplanare di 100 nm ha mostrato una resistenza 180 volte maggiore (4,0 GPa) rispetto al nichel puro. Si è riscontrato che esiste una chiara relazione tra la distanza interplanare e la resistenza del materiale multistrato. Una minore distanza interplanare rendeva più difficile il movimento di dislocazione e quindi aumentava la resistenza del materiale. Professor Han, che ha guidato lo sforzo di ricerca, ha commentato "il risultato è sorprendente poiché lo 0,000004% in peso di grafene ha aumentato la resistenza dei materiali di centinaia di volte" e che "i miglioramenti basati su questo successo, in particolare consentendo la produzione di massa con processo roll-to-roll o processo di sinterizzazione del metallo, nella produzione di automobili e veicoli spaziali leggeri, parti ad altissima resistenza potrebbero diventare possibili." Inoltre il professor Han ha affermato che "il nuovo materiale può essere applicato al materiale di rivestimento per la costruzione di reattori nucleari o altri materiali strutturali che richiedono un'elevata affidabilità".
