Тонкая плёнка — как натянутая простыня: чем она тоньше, тем труднее её продавить. Учёные заметили, что плёнки из самых разных материалов — графена, оксида графена, полимеров — при высокоскоростном ударе сопротивляются проникновению снаряда на удивление сильно. И чем тоньше плёнка, тем больше энергии она поглощает на единицу своей массы. Но почему так происходит, долго оставалось загадкой.
Оказалось, всё дело в том, как тонкий слой подавляет длинные волны деформации. В толстом материале такие волны свободно распространяются и делают его мягче. В тонкой плёнке им не хватает места, и материал становится жёстче. Это похоже на то, как короткая струна звучит выше: у неё нет места для длинных волн, и она колеблется быстрее.
Этот закон работает для всех исследованных материалов, независимо от их химического состава и степени беспорядка. Значит, причина не в химии, а в самой геометрии тонкого слоя. Такое понимание поможет создавать более лёгкие и прочные защитные покрытия — от бронежилетов до экранов космических аппаратов.
Графен — слой углерода толщиной в один атом — настолько прочен, что, по расчётам, слон, стоящий на карандаше, не порвал бы лист графена, если бы тот был идеальным.