Раздражающие складки, дающие графену новую жизнь?

Материальное примечание о коровах: [Университет Брауна] Скомните листок бумаги, его, вероятно, суждено выбросить в мусорное ведро; Однако новое исследование показывает, что многократное замешивание графена, наноматериала, может улучшить некоторые из его свойств. В некоторых случаях даже морщины лучше.

Инженерные исследования в Университете Брауна показали, что графен значительно улучшил свои гидрофобные свойства после многократных складок - свойство, которое полезно при создании чистых поверхностей. Сложенный графен также обладает улучшенными электрохимическими свойствами, что может быть более выгодным для батарей и электродов топливных элементов.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.

[Время складывания]

Инженерный исследователь из Университета Брауна: Роберт Хёрт и Ян Вонг, две предыдущие работы заложили хорошую основу для этого исследования. Ранее команда заявила, что, добавляя складки к графену, они могут превратить субстрат, используемый для роста клеток, в более сложную среду в организме. Для этого последнего результата руководитель исследовательской группы, доктор наук, профессор По-Йенчен, сказал, что хочет построить сложные структуры, сочетающие складки. «Я хотел посмотреть, есть ли шанс создать более высокую иерархию», - сказал Чэньцзяошоу.

Для этого исследователи нанесли оксид графена на термоусадочную мембрану - свойство, при котором полимерная мембрана сжимается при нагревании. Когда пленка сжимается, графен наверху сжимается, заставляя ее складываться. Чтобы увидеть, какая складка будет получена, исследователи повторили сжатие того же графена. После первого сжатия мембрана растворяется, и графен помещается в другую новую мембрану для продолжения.

В нескольких последовательных схватках исследователи протестировали ряд различных конфигураций. Иногда, например, они удерживают противоположный конец пленки, позволяя им сжиматься только вдоль одной оси. Периодический слой графена, образованный закрепленной пленкой, в основном параллельными складками, будет распространяться по ее поверхности. Незажатая пленка сжимается в двух измерениях, в направлении XY, в результате чего поверхность графена получается беспорядочной и морщинистой.

Команда также использовала разные модели сокращения для тестирования нескольких последовательных тестов. Например, они могут сжимать один и тот же графен, сначала зажимая пленку, затем без зажима и, наконец, зажимая. Или оставлено незажатым, зажатым, незажатым. Они также вращают графен между различными конфигурациями сжатия, иногда делая его перпендикулярным исходному направлению.

Команда обнаружила, что это непрерывное сжатие может значительно сжимать листы графена, уменьшая их до одной сороковой от их первоначального размера. Также они сказали, что этим методом можно создавать интересные узоры на поверхности, например: складки можно накладывать друг на друга.

Если углубиться, то можно увидеть более крупные гофрированные структуры, содержащие первоначальные маленькие гофрированные структуры, которые остались, - сказал Роберт Хёрт, профессор инженерной школы Университета Брауна и один из авторов информационных бюллетеней газеты. "

Это сокращение сначала зажимается, отпускается, а затем зажимается; Другой - это не зажим, а затем отпускание. Очевидно, эти двое выглядят по-разному. Окончательная структура будет зависеть от порядка работы, - сказал профессор Ван, автор другой статьи. «Это не то же самое, что умножение два на три эквивалентно трехкратному увеличению. У материала есть« память », и он будет иметь разные результаты, когда мы используем разные последовательности сжатия».

Исследователи предложили структурную классификацию, основанную на различных конфигурациях сжатия. Затем они протестировали несколько структур, чтобы увидеть, как они меняют свойства графенового слоя.

[Расширенные характеристики]

Исследователи обнаружили, что смятая поверхность графена становится супергидрофобной, что препятствует ее прилипанию к поверхности. Когда вода вступает в контакт с гидрофобной поверхностью, образуются и соскальзывают капли воды (когда угол контакта между этими шариками и поверхностью превышает 160 градусов - это означает, что очень немногие водяные шарики могут соприкасаться с материалом - материал считается супер гидрофобный). Исследователи обнаружили, что они могут сделать супергидрофобный графен из трех свободных усадочных складок.

Команда также обнаружила, что складки могут увеличивать электрохимические свойства графена, что полезно для следующего поколения оборудования для хранения и производства энергии. Исследования показали, что по сравнению с плоским слоем графена, если свернутый слой графена использовать в качестве электрода батареи, электрохимическая плотность тока будет увеличена на 400%. Его увеличение плотности тока позволит создать более эффективные батареи.

«Вам не нужен новый материал», - говорит Чэньцзяошоу. «Вам просто нужно сморщить графен». "

В дополнение к батареям и водонепроницаемым покрытиям этот метод сжатия графена может также подходить для растянутого электронного устройства Юка - носимого датчика.

Группа планирует и дальше создавать структуры на графене и других наноматериалах, используя различные методы производства.

По словам Ванга, не только графен, но и множество новых двумерных наноматериалов, обладающих некоторыми интересными свойствами. «Следовательно, другие материалы или композиты также могут образовывать особые структуры с неожиданными функциями».

Исследование было поддержано посевным фондом Университета Брауна. Chenbaoyan спонсируется программой Hibbit Engineering Fellows Program. Они поддерживают выдающихся исследователей, получивших докторскую степень, чтобы они могли плавно перейти к созданию независимой компании. Яскиранджит Содхи, Ян Цю, Томас М. Валентин, Рубен Шпиц Стейнберг и доктор Цзунъин Ван являются соавторами статьи.

Страница содержит содержимое машинного перевода.