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  • Comprendere gli origami nei materiali 2D

    Credito:CC0 Dominio pubblico

    Un utente di telefoni cellulari su cinque nel Regno Unito ha rotto lo schermo facendo cadere il telefono in un periodo di tre anni, secondo un sondaggio YouGov. Gli schermi mobili si rompono facilmente perché di solito sono realizzati con un materiale ossido che consente il funzionamento del touch screen ma si rompe facilmente. In contrasto, il grafene e altri materiali 2-D potrebbero anche funzionare come efficienti touch screen mobili, ma sono altamente flessibili. Questi materiali promettono quindi di rivoluzionare l'elettronica flessibile con il potenziale per produrre display infrangibili per telefoni cellulari.

    Grazie alla flessibilità dei materiali, i materiali 2-D stanno già trovando applicazione in materiali compositi avanzati utilizzati per ottimizzare le prestazioni di attrezzature sportive come sci o racchette da tennis e per ridurre il peso dei veicoli. Anche le applicazioni elettroniche potrebbero trarre vantaggio da nuovi robusti materiali 2-D come il grafne. La capacità di piegarsi e allungarsi è essenziale per tutte queste applicazioni, e una nuova ricerca ha dimostrato cosa succede quando i materiali atomicamente sottili vengono piegati come gli origami.

    Scrivendo in Comunicazioni sulla natura , i ricercatori dell'Università di Manchester hanno studiato la piegatura di materiali 2-D a livello di singoli fogli atomici. Il ricercatore capo, il dott. Aidan Rooney, ha dichiarato:"Analizzando queste pieghe in modo così dettagliato abbiamo scoperto un comportamento di piegatura completamente nuovo che ci costringe a guardare di nuovo a come i materiali si deformano".

    Una delle pieghe speciali che hanno osservato è chiamata gemella; per cui il materiale è un perfetto riflesso speculare di se stesso su entrambi i lati della curva. La professoressa di caratterizzazione dei materiali Sarah Haigh afferma:"Mentre studiavo scienza dei materiali a Oxford, Ho appreso la struttura della doppia piegatura nella grafite dalle illustrazioni dei libri di testo molto presto durante il mio corso. Però, i nostri risultati recenti mostrano che questi libri di testo devono essere corretti. Non capita spesso, come scienziato, di ribaltare ipotesi chiave che esistono da oltre 60 anni".

    I ricercatori hanno scoperto che, contrariamente ai modelli precedenti, le pieghe in materiali stratificati come grafite e grafene sono delocalizzate su molti atomi, non nitide come si è sempre pensato. In effetti, al centro della curva viene prodotta una piccola regione di curvatura simile a un nanotubo. Ciò ha un effetto importante sulla resistenza dei materiali e sulla capacità di flettersi e allungarsi. Sono state osservate anche altre complesse caratteristiche di piegatura.

    Professore di Scienza e Tecnologia dei Polimeri, Robert Young ha commentato:"Abbiamo scoperto che il tipo di piegatura può essere previsto in base al numero di strati atomici e all'angolo di piegatura - questo significa che possiamo modellare in modo più accurato il comportamento di questi materiali per diverse applicazioni per ottimizzarne la resistenza o resistenza al fallimento."


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