Созданы объёмные графеновые структуры

Графен — самый прочный из известных нам материалов. Он может выдержать нагрузку, в 50 тыс. раз превышающую его собственный вес; он способен восстанавливать свою форму, расправляясь обратно, после того как был сжат на 80%. При этом плотность графена намного ниже плотности близких по свойствам металлсодержащих материалов.

По словам учёных, новые сверхэластичные трёхмерные формы графена, способные проводить электрический ток, — это уже преддверие гибкой электроники.

Группа под руководством Дана Ли (Dan Li) из Университета Монаша (Австралия) собрала сантиметровые по высоте графеновые блоки (или «монолиты») из микроскопических чешуек оксида графена, используя в качестве направляющих кристаллы водяного льда. О своей работе исследователи рассказали в журнале Nature Communications.

Слева — структуры, полученные нанесением графеновых слоёв методом вымораживания; справа — пример листа двумерного графена. (Иллюстрация Nature.)

Графен — двумерная модификация углерода, которая впервые была изолирована менее десяти лет назад, — обладает исключительной механической прочностью и высокой электрической проводимостью. Но чтобы эти свойства могли пригодиться на практике, необходимо сначала научиться получать более крупные чешуйки. Первым шагом на этом пути стала адаптация промышленной технологии нанесения плёнок вымораживанием. Метод базируется на выращивании слоёв оксида графена между формирующимися кристаллами льда. При охлаждении водной дисперсии чешуек оксида графена наноматериал оказывается зажат между растущими кристаллами льда, что приводит к формированию непрерывной объёмной сети, которая сохраняет свою структуру даже после того, как лёд растаял.

Учёные уже пытались использовать этот способ, однако у получающегося материала была неудовлетворительная механическая прочность. Дело в том, что покрывающий каждую чешуйку «кислородный» слой ослабляет связывание соседних чешуек в сети.

В нынешнем исследовании показано, что частичное удаление кислородного покрытия перед нанесением плёнки методом вымораживания позволяет добиться более прочного связывания соседних чешуек — а следовательно, сформировать более прочный материал. Образовавшаяся в процессе нанесения плёнки сложная объёмная сеть сохраняет свою форму и после удаления льда. Затем оксид графена химически конвертируется в графен. При этом значительно возрастает сила связывания отдельных чешуек друг с другом, одновременно повышая механическую прочность всего материала.

Подготовлено по материалам Nature News.

Каждый день слушайте итоговый подкаст Свободного Радио «Компьюлента»!

blog comments powered by Disqus