Schema över den "interkalerade" strukturen av GO-fibrerna och grafenfibrerna:(1) GO-fiber med optimerade LGGO- och SMGO-laddningar; (2) optimerad grafenfiber med en välordnad och kompakt struktur med 30 viktprocent SMGOs som fylls i mikrohålrummen; (3) grafenfiber från rena LGGO:er som visar en högordnad men mindre tät struktur; och (4) grafenfiber från rena SMGOs som visar en slumpmässig arkinriktning. Kreditera: Vetenskap 4 september 2015:Vol. 349 nr. 6252 s. 1083-1087 DOI:10.1126/science.aaa6502
(Phys.org)—Ett team av forskare som arbetar vid Rensselaer Polytechnic Institute har hittat ett sätt att skapa en grafenfiber som är starkare och bibehåller ledande egenskaper bättre än tidigare ansträngningar. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , teamet beskriver sin teknik och föreslår möjliga användningsområden för det resulterande materialet.
Grafen har utmärkt ledningsförmåga och mekanisk styrka, när den är i sin 2D-form – att få den att behålla båda attributen när den används för att göra 3D-produkter, har dock varit problematisk. I denna nya ansträngning, forskarna rapporterar om en ny teknik de utvecklat för att skapa grahenfiber som erbjuder högre termisk och elektrisk ledningsförmåga och bättre hållfasthet än andra metoder.
Tidigare forskning har visat att det är möjligt att tillverka grafenfibrer genom att skapa ark av grafenoxid (GO) i en flytande lösning med en våtspinningsmetod - grafenfibrerna skapas med en reduktion av GO-fibertekniken. Tyvärr, materialet som skapas har inte tillräckligt med de positiva egenskaperna hos 2D-grafen för att göra det användbart. I denna nya ansträngning, forskarna har samma synsätt, men gå ett steg längre - de väver ark i samma storlek som andra har producerat, väv sedan några fler som är mindre, sedan väver de ihop de två lagren – detta gör det möjligt att fylla i "hålrummen" (defekter som uppstår under processen) i de större materialen, vilket resulterar i skapandet av en slutprodukt som har bättre elektriska egenskaper (35,8 procent), bättre termiska egenskaper (31,6 procent) och högre draghållfasthet (från 940 megapascal i genomsnitt till 1080 MPa.)
Forskarna tror att deras process banar väg för skapandet av användbara material från verkliga världen gjorda med grafen, till exempel de som kan användas för att hantera värme i elektronik i högeffekttillämpningar, eller genom att tillåta skapandet av kompositmaterial med överlägsna egenskaper, energilagring och nya eller bättre sensorer och/eller membran. De planerar också att fortsätta sitt arbete med processen, i hopp om att bättre förstå strukturen på fibern de skapar och förhoppningsvis förfina den ytterligare för att möjliggöra skapandet av ett material som behåller ännu mer av 2D-grafens positiva egenskaper.
© 2015 Phys.org
