6 van de lichtste en sterkste materialen op aarde

De toekomst van de bouw is spannender dan ooit dankzij de enorme technologische ontwikkelingen op het gebied van materiaalinnovatie. Onderzoekers ontwikkelen voortdurend nieuwe materialen die sterker en lichter zijn dan ooit tevoren, wat de weg vrijmaakt voor een energiezuinigere en milieuvriendelijkere toekomst in alles van transport tot medische technologie. We hebben zes baanbrekende materialen op een rijtje gezet die tot de lichtste en sterkste materialen behoren die ooit zijn ontdekt.

Het ultradunne grafeen, gemaakt van pure koolstof, wordt beschouwd als een van de sterkste materialen op aarde. Eerder dit jaar hebben onderzoekers van het MIT echter een manier gevonden om tweedimensionaal grafeen om te zetten in een driedimensionale structuur door een nieuw materiaal te ontwerpen met een sponsachtige configuratie die 5 procent van de dichtheid van staal heeft en ongeveer 10 keer zo sterk is. Het supersterke en lichtgewicht 3D-grafeen is sterker gebleken dan zijn 2D-tegenhanger en biedt meer gebruiksmogelijkheden dankzij de bouwsteenvorm.

Carbyne

In het voorjaar van 2016 onthulde een team van Oostenrijkse onderzoekers dat ze met succes Carbyne konden synthetiseren, een exotische vorm van koolstof die volgens hen het sterkste van alle bekende materialen is – zelfs grafeen overtreft. Carbyne, dat als de heilige graal van de koolstofallotropen wordt beschouwd, is gemaakt van een monodimensionale keten van koolstofatomen die zeer reactief is, waardoor het zeer moeilijk te synthetiseren is. Het stijve materiaal zou twee keer zo sterk zijn als koolstofnanobuisjes.

Aerographite

Gemaakt van een netwerk van poreuze koolstofbuisjes, is aerographite synthetisch schuim dat een van de lichtste structurele materialen is die ooit zijn gemaakt. Aerographite, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Kiel en de Technische Universiteit van Hamburg, kan in verschillende vormen worden geproduceerd en heeft een dichtheid van slechts 180 gram per kubieke meter, waardoor het ongeveer 75 keer lichter is dan piepschuim. Het materiaal zou kunnen worden gebruikt op de elektroden van lithium-ionbatterijen om hun gewicht te verminderen.

Aerographene

Aerographene, ook bekend als grafeen aerogel, wordt verondersteld het lichtste materiaal ter wereld te zijn met een dichtheid van slechts 0,16 milligram per kubieke centimeter. Onderzoekers van de Zhejiang University ontwikkelden het materiaal, dat ongeveer 7,5 keer minder dicht is dan lucht. Het extreem elastische materiaal kan tot 900 keer zijn eigen gewicht aan olie en water absorberen, waardoor het opruimen van olievlekken een potentiële toepassing is.

Metallic microlattice

Metallic microlattice is ’s werelds lichtste metaal en een van de lichtste structurele materialen. Dit synthetische poreuze materiaal, gemaakt van nikkelfosforbuizen, heeft een dichtheid van slechts 0,9 milligram per kubieke centimeter. Potentiële toepassingen zijn onder meer toepassingen in de automobieltechniek en de vliegtuigbouw.

Kalkplaatstanden

De tanden van schaalhoorns, de term voor waterslakken die zich vastklampen aan rotsachtige kusten, worden beschouwd als een van de sterkste biologische materialen ter wereld. Uit een studie van de Universiteit van Portsmouth is gebleken dat de tanden van zeeslakken, die zijn gemaakt van een mineraal-eiwitcomposiet, veel sterker zijn dan spinnenzijde. De kracht van de tanden zou te danken zijn aan de dicht op elkaar gepakte minerale vezels, die wetenschappers zouden kunnen combineren in door de mens gemaakte composieten om sterkere vliegtuigen, auto’s en zelfs tandvullingen te maken.

Lead image via ZD News/Huffington Post