Kork nøglen til at låse op for potentialet i grafen

Forskere har hentet inspiration fra et af de ældste naturmaterialer til at udnytte grafens ekstraordinære kvaliteter, et materialesæt til at revolutionere områder fra computere og batterier til kompositmaterialer.

Udgivet i dag i Naturkommunikation , et Monash University -studie ledet af professor Dan Li har fastslået, for første gang, en effektiv måde at danne grafen på, som normalt findes i meget tynde lag, til nyttige tredimensionelle former ved at spejle korkstrukturen.

Grafen dannes, når grafit nedbrydes i lag med et atom tykt. I denne form, den er meget stærk, kemisk stabil og en fremragende leder af elektricitet. Det har en bred vifte af potentielle anvendelser, fra batterier, der kan genoplades på få sekunder, til biologiske vævsstilladser til brug ved organtransplantation og endda regenerering.

Professor Li, fra Institut for Materialeteknik, sagde tidligere forskning havde fokuseret hovedsageligt på de iboende egenskaber og anvendelser af de enkelte ark, mens hans team tacklede udfordringen med at konstruere arkene til makroskopisk brugbare 3D-strukturer.

"Når atomgrafenarkene samles til 3D -strukturer, de ender normalt med porøse monolitter, der er skøre og yder dårligt, "Sagde professor Li.

"Det blev generelt anset for at være meget usandsynligt, at grafen kunne konstrueres til en elastisk form, hvilket betyder, at det kommer sig godt fra stress eller pres. "

Forskerne brugte kork, som er let, men alligevel stærk, som model til at overvinde denne udfordring.

PhD studerende, Ling Qiu, også fra Institut for Materialeteknik, nævnte moderne teknikker har gjort det muligt for videnskabsmænd at analysere strukturen af ​​sådanne materialer og kopiere naturens effektive design.

"Fibrene i korkcellevægge er tæt pakket for at maksimere styrke, og individuelle celler forbindes i en bikagestruktur, som gør materialet meget elastisk, " sagde hr. Qiu.

Ved at bruge en metode kaldet frysestøbning, forskerne var i stand til at danne kemisk modificeret grafen til en 3D-struktur, der efterlignede kork. De fremstillede grafenblokke var lettere end luft, i stand til at støtte over 50, 000 gange deres egen vægt, gode ledere af elektricitet og meget elastisk - i stand til at komme sig efter over 80 procent deformation.

"Vi har effektivt kunnet bevare grafens ekstraordinære kvaliteter i en elastisk 3D -form, som baner vej for undersøgelser af nye anvendelser af grafen - fra rumfart til vævsteknik, " sagde professor Li.

"At efterligne strukturen af ​​kork har gjort det muligt, hvad man troede var umuligt."