براساس گزارش CNN، تبديل كردن گرافن دوبعدي به سازه‌اي سه‌بعدي يا سنگ بناي ماده‌اي ديگر، اصلي‌ترين مانع براي استفاده كاربردي از گرافن است زيرا گرافن اصرار عجيبي بر دو بعدي ماندن دارد. با اين‌همه اين وضعيت به تلاش محققان MIT در حال تغيير است.
محققان MIT با استفاده از مدلسازي رايانه‌اي ماده‌اي جديد و درحال حاضر بي‌نام را طراحي كرده‌اند كه اسفنجي است و با وجود اينكه تنها پنج درصد از تراكم فولاد را دارد، اما سختي آن 10 برابر بيشتر از فولاد است.
اين ويژگي‌ها ماده جديد را به ماده‌اي سبك‌وزن و درعين حال مقاوم تبديل كرده‌است، خواصي كه محققان آنها را براي استفاده در طراحي و معماري در آينده بسيار مناسب مي‌دانند. به گفته ژائو كين از محققان حاضر در اين پروژه، مي‌توان از چنين ماده‌اي به عنوان جايگزيني براي بسياري از ديگر مواد به كار گرفته شده در ساخت زيرساختارها مانند پل‌ها و يا جايگزين فولاد موجود در بتن استفاده كرد.
گرافن اولين‌بار در سال 2002 توسط فيزيكداني به نام اندرو گايم از دانشگاه منچستر كشف شد. گايم درحال بررسي ميكروسكوپي لايه‌هاي بسيار باريك كربن بود و براي اينكار از نوار چسب براي برداشتن لايه‌هايي بسيار باريك از سطح گرافيت،ماده موجود در مداد، استفاده كرد. وي با اين شيوه توانست لايه‌اي از ذرات كربني به ارتفاع يك اتم ايجاد كند و به اين شكل گرافن، اولين ماده دوبعدي جهان كشف شد. اين ماده در زير ميكروسكوپ به لايه‌اي كندويي‌شكل و مسطح شباهت دارد.
اين ماده در كنار مقاومت بالا به شدت رسانا و قابل انعطاف است. به واسطه اين ويژگي‌هاي غيرعادي، اين ماده به سرعت در ميان دانشمندان به ماده شگفت‌انگيز شهرت پيدا كرد. با اين‌همه يافتن شيوه‌اي قابل كاربرد براي استفاده از اين ماده تا به امروز با ناكامي همراه بوده‌است.
از اين رو محققان MIT با استفاده از مدلسازي رايانه‌اي تلاش كردند راهي براي سه‌بعدي ساختن اين ماده بيابند درحالي كه ويژگي‌هاي آن به طور كامل حفظ مي‌شود. براي انجام اينكار بايد دانه‌هاي كربني موجود در گرافن به يكديگر جوش مي‌خوردند و اينكار به واسطه استفاده از گرما و فشار امكان‌پذير شد.
محققان با بررسي مواد زيستي از جمله بال پروانه‌ها، از الگوهاي طبيعي براي ايجاد گرافن جديد استفاده كردند. يكي از الگوهاي مشاهده شده الگويي اسفنجي‌شكل به نام گيرويد است كه از سطوحي پي در پي تشكيل شده‌است كه در عين حال متخلخل است. اين الگو نسبت به حجمش از سطحي وسيع برخوردار است و محققان دريافتند دانه‌هاي گرافني جوش خورده به يكديگر در اين الگو ماده‌اي سبك‌وزن و بسيار قدرتمند ايجاد مي‌كنند.
از آنجايي كه توليد گرافن درحال حاضر روندي دشوار و پرهزينه‌است، ديگر مواد نظير پليمرها و فلزات مي‌توانند از قدرت الگوي گيرويد بهره ببرند. محققان قصد دارند اين الگو را روي ابريشم و سلولوز پياده كنند.
اگرچه ساخت اين ماده هنوز در مرحله تحقيق به سر مي‌برد اما دانشمندان معتقدند ماده گرافن -گيرويد روزي به شكلي وسيع در مهندسي و معماري مورد استفاده قرار گيرد. استفاده از ماده‌اي كه بسيار سبك‌تر از فولاد است مي‌تواند به تدريج از ميزان آلودگي‌هاي كربني ساختمان‌ها بكاهد.
نظر شما