Laserinduceret grafen bliver hård, med hjælp

Laser-induceret grafen (LIG), et flagende skum af det atomtykke kulstof, har mange interessante egenskaber alene, men får nye kræfter som en del af en komposit.

Rice University kemiker James Tour og Christopher Arnuschs laboratorier, en professor ved Ben-Gurion University of the Negev i Israel, introducerede et parti LIG-kompositter i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano der sætter materialets muligheder i mere robuste pakker.

Ved at tilføre LIG plastik, gummi, cement, voks eller andre materialer, laboratorierne lavede kompositter med en bred vifte af anvendelsesmuligheder. Disse nye kompositter kan bruges i bærbar elektronik, i varmeterapi, i vandbehandling, i anti-isning og afisningsarbejde, i at skabe antimikrobielle overflader og endda i at lave resistive hukommelsesenheder med tilfældig adgang.

Tour-laboratoriet lavede først LIG i 2014, da det brugte en kommerciel laser til at brænde overfladen af ​​et tyndt ark almindeligt plastik, polyimid. Laserens varme forvandlede en del af materialet til flager af indbyrdes forbundne grafen. Et-trins processen gjorde meget mere ud af materialet, og til langt mindre omkostninger, end gennem traditionel kemisk dampaflejring.

Siden da, rislaboratoriet og andre har udvidet deres undersøgelse af LIG, selv at tabe plastikken for at lave den med træ og mad. Sidste år, Rice-forskerne skabte grafenskum til at skulpturere 3D-objekter.

"LIG er et fantastisk materiale, men det er ikke mekanisk robust, " sagde Tour, der var medforfatter til en oversigt over laserinducerede grafenudviklinger i Beretninger om kemisk forskning journal sidste år. "Du kan bøje det og bøje det, men du kan ikke gnide din hånd hen over det. Det vil klippe af. Hvis du laver det, der kaldes en Scotch tape-test på det, meget af det bliver fjernet. Men når du sætter det i en sammensat struktur, det skærper virkelig op."

For at lave kompositerne, forskerne hældte eller varmpressede et tyndt lag af det andet materiale over LIG bundet til polyimid. Når væsken hærder, de trak polyimidet væk fra bagsiden til genbrug, forlader det indlejrede, forbundne grafenflager bagved.

Bløde kompositter kan bruges til aktiv elektronik i fleksibelt tøj, Tour sagde, mens hårdere kompositter fremstiller fremragende superhydrofobe (vandundgående) materialer. Når en spænding påføres, det 20 mikron tykke lag af LIG dræber bakterier på overfladen, gør hærdede versioner af materialet egnet til antibakterielle applikationer.

Kompositter fremstillet med flydende tilsætningsstoffer er bedst til at bevare LIG-flagers tilslutningsmuligheder. I laboratoriet, de opvarmede hurtigt og pålideligt, når der blev påført spænding. Det skulle give materialet potentiel brug som afisnings- eller anti-isningsbelægning, som en fleksibel varmepude til behandling af skader eller i beklædningsgenstande, der varmes op efter behov.

"Du hælder det bare ud, og nu overfører du alle de smukke aspekter af LIG til et materiale, der er meget robust, " sagde Tour.