Tryk mellem lag af stablede grafenoxid-nanoark stiger med varme

Grafen er et ark kulstof, der kun er et atom tykt, og det har tiltrukket sig verdensomspændende opmærksomhed som et nyt materiale. En forskergruppe fra Kumamoto University, Japan har opdaget, at tryk kan genereres ved blot at stable grafenoxid-nanoark, et materiale, der meget ligner grafen. De fandt også ud af, at trykket kan øges ved at reducere mellemlagsafstanden gennem varmebehandling. Det er en innovativ tilgang til at påføre højt tryk uden at bruge en enorm mængde energi.

Nobelprisen i fysik i 2010 blev tildelt to videnskabsmænd, Andre Geim og Konstantin Novoselov, til banebrydende grafeneksperimenter. Kulstofmaterialet er meget tyndt, stærk, fleksibel, og har høj elektrisk ledningsevne. Oxideret grafen nanoark har mange iltfunktionelle grupper på forsiden og bagsiden af ​​grafen, og tidligere forskning har vist, at hvis flere lag af oxiderede grafen nanoplader varmebehandles, mellemlagsafstanden krymper, da iltfunktionelle grupper elimineres.

Dette førte til, at forskerne ved Kumamoto University, Japan overvejer at reducere mellemlagsafstanden for grafenoxid nanosheets, kunne tillade, at den bruges som en kompressor, der lægger tryk på et stof, der er klemt mellem arkene. For at måle tryk mellem nanosheets, de brugte molekylære materialer, der ændrer den elektriske tilstand af metalioner som reaktion på tryk (spin crossover-fænomen). De observerede en elektrisk tilstandsændring af jern -nanopartikler ved at sandwiche materialet og måle spin -crossover -fænomenet mellem grafenoxid -nanosheets.

Efterhånden som mellemlagsafstanden bliver mindre, trykket mellem lagene stiger. Det betyder, at trykværdien kan justeres af varmebehandlingstemperaturen. Det maksimale tryk forskerne målte var 38 x 10 ⁶ Pa (101, 300 Pa ved atmosfærisk tryk, eller omkring 375 atm). I øvrigt, de fandt ud af, at der ikke opstår tryk, medmindre nanosheeterne er stablet korrekt.

"Der er flere eksempler på specielle materialer, der forårsager kompression ved blot at klemme eller pakke ind, svarende til vores resultater her, " sagde assisterende professor Ryo Ohtani fra Kumamoto University, der ledede undersøgelsen. "Men, så vidt vi ved, dette grafen nanoark er det første eksempel i verden med evnen til at justere påført tryk ved blot at ændre varmebehandlingstemperaturen. Vi forventer, at denne "nano-kompressor" vil føre til nye udviklinger inden for områder som materialekemi eller fysik. Især da denne teknik producerer høje tryk, som normalt ikke kan opnås uden at tilføre en stor mængde energi. "