Egenskaber ved grafenændring under fugtige forhold

Grafen udviser meget forskellige egenskaber under fugtige forhold, ifølge forskere fra Queen Mary University of London.

Graphene, som er lavet af kulstof og blev opdaget i 2004, hyldes for mange af sine ekstraordinære egenskaber, herunder at være stærkere end stål, mere ledende end kobber, lys, fleksibel og gennemsigtig.

Dette studie, offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang B , viser, at i to-lags grafen, som er to ark af et atom tykt carbon stablet sammen, vand siver mellem lagene i et fugtigt miljø.

Grafens egenskaber afhænger betydeligt af, hvordan disse carbonlag interagerer med hinanden, og når vand kommer ind imellem, kan det ændre interaktionen.

Forskerne fandt ud af, at vandet danner et atom tyndt lag med 22 procent relativ luftfugtighed og adskiller grafenlag ved over 50 procent relativ luftfugtighed.

Dette tyder på, at lagdelt grafen kan udvise meget forskellige egenskaber på et fugtigt sted som Manchester, Storbritannien, hvor den gennemsnitlige relative luftfugtighed er over 80 procent hver måned om året, sammenlignet med et tørt sted som Tucson, Arizona, hvor den relative luftfugtighed er 13 procent om eftermiddagen i maj, men stiger til 65 procent om morgenen i januar. Så, i Tucson vil ejendommene variere alt efter årstiden.

Graphene, både lagdelt og enkeltlag, muligvis har et stort antal anvendelser, men resultaterne af denne undersøgelse kan påvirke, hvordan materialet kan bruges i virkelige applikationer.

Hovedforfatter Dr. Yiwei Sun, fra Queen Mary University of London, sagde:"De kritiske punkter, 22 procent og 50 procent relativ luftfugtighed, er meget almindelige forhold i det daglige liv, og disse punkter kan let krydses. Derfor, mange af de ekstraordinære egenskaber ved grafen kunne modificeres af vand mellem grafenlag. "

Han tilføjede:"Nogle grafenbaserede enheder fungerer muligvis fuldt ud på tørre steder, mens andre kan gøre det på fugtige steder. Vi foreslår, at alle forsøg på 2-D-materialer fremover skal registrere den relative luftfugtighed."

Forskerne foreslår, at fugtighed sandsynligvis også vil have indflydelse på andre lagdelte materialer, såsom bornitrid (ark fremstillet af bor og nitrogen) og Molybdendisulfid (ark lavet af molybdæn og svovl).

Undersøgelsen blev udført, fordi det var kendt, at grafit, et materiale også fremstillet af kulstof, mister sin fremragende smøreevne under forhold med lav luftfugtighed, såsom ombord på fly i stor højde, som blev rapporteret under Anden Verdenskrig, eller i det ydre rum, som rapporteret af NASA i 1970'erne.

Det blev antaget, at vandet mellem lag af grafit er afgørende for dets adfærd, og nu har den samme effekt vist sig at påvirke lagdelt grafen.