Forskere er pionerer i mikrofluidik-aktiveret fremstilling af makroskopiske grafenfibre

Et team af forskere ved Rensselaer Polytechnic Institute har udviklet en ny mikrofluidik-assisteret teknik til udvikling af højtydende makroskopiske grafenfibre. Grafen fiber, et nyligt opdaget medlem af kulfiberfamilien, har potentielle anvendelser inden for forskellige teknologiske områder, fra energilagring, elektronik og optik, elektromagnetik, termisk leder og termisk styring, til strukturelle applikationer.

Deres resultater er offentliggjort i et nyligt udgivet nummer af Natur nanoteknologi . Det har historisk set været vanskeligt samtidig at optimere både de termiske/elektriske og de mekaniske egenskaber af grafenfibre. Imidlertid, Rensselaer-teamet har demonstreret deres evne til at gøre begge dele.

Makroskopiske grafenfibre kan fremstilles ved fluidik-aktiveret samling af 2-D grafenoxidplader fordelt i vandige opløsninger, der danner lyotropiske flydende krystal. Stærke form- og størrelsesbegrænsninger er demonstreret for fin kontrol af grafenarkets justering og orientering, afgørende for realisering af grafenfibre med høj termisk, elektriske, og mekaniske egenskaber. Denne mikrofluidik-aktiverede samlingsmetode giver også fleksibiliteten til at skræddersy mikrostrukturerne af grafenfibrene ved at kontrollere strømningsmønstre.

"Styringen af ​​forskellige strømningsmønstre giver en unik mulighed og fleksibilitet til at skræddersy makroskopiske grafenstrukturer fra perfekt afstemte grafenfibre og -rør til 3-D åben arkitektur med vertikalt justeret grafenpladearrangement, " sagde Jie Lian, en professor i Rensselaer Department of Mechanical, Luftfart, og Nuclear Engineering (MANE) og hovedforfatteren på artiklen.

Den seneste artikel bygger på arbejde fra Lians gruppe, der tidligere blev publiceret i Science i 2015. Dette arbejde, som er sponsoreret af National Science Foundation, er et samarbejde med andre MANE-forskere, herunder lektor Lucy Zhang og professor Suvranu De, hvem leder afdelingen.

"Denne forskning baner vejen for nye videnskaber til at optimere fibersamlingen og mikrostrukturen for at udvikle højtydende grafenfibre, " sagde Lian. "Denne tilgang kunne udvides til andre materialer til fremstilling af hierarkiske strukturer til forskellige funktionelle applikationer."