Verdens første grafenprodukt med 3D spankuleret struktur

En forskergruppe ved NIMS International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) lykkedes for første gang i verden at fremstille produkter med en struktur, hvor ultratynd grafen er limet til en 3D -spankuleret ramme. Dette blev opnået ved en ny og unik metode inspireret af blæst sukkerkunst, som kan kaldes "kemisk blæsemetode."

En forskningsgruppe fra International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) fra National Institute for Materials Science (NIMS), ledet af Dr. Yoshio Bando (NIMS Fellow), Dr. Xuebin Wang (NIMS Postdoc Researcher), og Dr. Golberg Dmitri (enhedsdirektør), er lykkedes for første gang i verden at fremstille produkter med en struktur, hvor ultratyndt grafen (et- eller fålag) er limet til en 3D -spankuleret ramme. Dette er blevet opnået ved en ny og unik metode inspireret af blæst sukkerkunst, som kan kaldes "kemisk blæsemetode".

Graphene er et ultratyndt materiale. Det er en form for kulstof, men har unikke egenskaber, der ikke kan findes i andre kulstofmaterialer, såsom grafit, diamant og carbon nanorør. Forskerne, der opdagede dette materiale, blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2010. Selvom det har forventet, at dets anvendelse blomstrer, det er stadig svært at lave en pålidelig 3D -grafenstruktur, som er nødvendig for at overvinde den svage forbindelse mellem ark, lavt overfladeareal og utilstrækkelig mekanisk styrke af normale grafenprodukter. Mange forskere har forsøgt at lave 3D -grafen, men det lykkedes ikke at opnå dette uden at forringe dets egenskaber.

Det lykkedes forskergruppen for første gang i verden at lave 3D -grafenprodukter, ved at anvende en innovativ, aldrig før offentliggjort metode inspireret af blæst sukkerkunst, som de kalder "kemisk blæsemetode" eller entydigt betegner som "sukkerblæsningsmetode". I denne metode, glucose og ammoniumsalt blandes og opvarmes ved omkring 250 ° C, hvorigennem der kan opnås glucose-afledte polymerer. De frigivne ammoniakgasser "blæser" polymerer ved at skabe tryk indefra, genererer et antal små polymerbobler på titalls mikron. Samtidig, der dannes en ramme til stabilisering af strukturen, og der laves et produkt med en strutted 3D -struktur. Efter det, dette produkt opvarmes yderligere til 1, 350 ° C for at gøre polymervæggene til grafen. Det endelige 3D -grafenprodukt har en struktur, hvor grafen limes til en strukturelt stabil ramme lavet af tynde stivere, specielt navngivet som "strutted graphene". Denne "kemiske blæsemetode" er en innovativ metode til hurtigt at lave grafenprodukter med en 3D -struktur, let og til en lav pris.

Elektrokemiske kondensatorer med elektroder fremstillet af de struttede 3D -grafenprodukter udviklet i denne forskning kan opnå en høj specifik effekttæthed. De nye produkter forventes at blive brugt i vid udstrækning som højtydende kondensatormaterialer i enheder til hurtig opladning og afladning af bærbar elektronik og elektriske køretøjer og elektromagnetisk opsendelse af fly. Den "kemiske blæsemetode" vil også være bredt tilgængelig som en ny metode til fremstilling af ultratynde membraner mere end grafener.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort som et resultat af World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), i onlineversionen af ​​et britisk videnskabsmagasin, Naturkommunikation , den 16. december, 2013.