Lagteknik giver mulighed for at skabe grafenfiber, der bevarer ledningsevne og styrke

(Phys.org) – Et team af forskere, der arbejder ved Rensselaer Polytechnic Institute, har fundet en måde at skabe en grafenfiber, der er stærkere og bevarer ledende egenskaber bedre end tidligere anstrengelser. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , holdet beskriver deres teknik og foreslår mulige anvendelser for det resulterende materiale.

Grafen har fremragende ledningsevne og mekanisk styrke, når den er i sin 2D-form – at få den til at bevare begge attributter, når den bruges til at lave 3D-produkter, har dog været problematisk. I denne nye indsats, forskerne rapporterer om en ny teknik, de har udviklet til at skabe grahenfibre, der giver højere termisk og elektrisk ledningsevne og bedre styrke end andre metoder.

Tidligere forskning har vist, at det er muligt at lave grafenfibre ved at skabe grafenoxid (GO) plader i en flydende opløsning ved hjælp af en vådspinningsmetode - grafenfibrene er skabt ved hjælp af en reduktion af GO-fiberteknikken. Desværre, materialet, der skabes, har ikke nok af de positive egenskaber ved 2D-grafen til at gøre det nyttigt. I denne nye indsats, forskerne tager samme tilgang, men gå et skridt videre - de væver plader i samme størrelse som andre har produceret, så væv nogle flere, der er mindre, så væver de de to lag sammen - dette giver mulighed for at udfylde "hulrummene" (defekter, der opstår under processen) i de større materialer, hvilket resulterer i skabelsen af ​​et slutprodukt, der har bedre elektriske egenskaber (35,8 procent), bedre termiske egenskaber (31,6 procent) og højere trækstyrke (fra 940 megapascal i gennemsnit til 1080 MPa.)

Forskerne mener, at deres proces baner vejen for skabelsen af ​​virkelige nyttige materialer fremstillet med grafen, såsom dem, der kunne bruges til at håndtere varme i elektronik i højeffektapplikationer, eller ved at tillade skabelsen af ​​kompositmaterialer med overlegne egenskaber, energilagring og nye eller bedre sensorer og/eller membraner. De planlægger også at fortsætte deres arbejde med processen, i håb om bedre at forstå strukturen af ​​den fiber, de skaber, og forhåbentlig at forfine den yderligere for at give mulighed for at skabe et materiale, der bevarer endnu flere af 2D-grafens positive egenskaber.

© 2015 Phys.org