Forskare från Rice University som uppfann laserinducerad grafen (LIG) för applikationer som superkondensatorer har nu kommit fram till ett sätt att göra den svampiga grafen antingen superhydrofob eller superhydrofil.

Tills nyligen, Rice lab av James Tour gjorde LIG endast under utomhus, att använda en laser för att bränna en del av vägen genom ett flexibelt polyimidark för att få sammanlänkade flingor av grafen. Men att placera polymeren i en sluten miljö med olika gaser förändrade produktens egenskaper.

Att bilda LIG i argon eller väte gör det superhydrofobiskt, eller vattenundvikande, en fastighet som är högt värderad för att separera vatten från olja eller avisningsytor. Att bilda det i syre eller luft gör det superhydrofilt, eller vatten-lockande, och det gör det mycket lösligt.

Forskningen vid Rice och vid Ben-Gurion University i Israel är föremål för en uppsats i avancerade material.

"Labs kan göra grafen antingen hydrofob eller hydrofil innan, men det involverade flera steg av antingen våtkemiska eller kemiska ångavsättningsprocesser, "Tour sa." Vi gör detta i ett steg med relativt billiga material i en hemlagad atmosfärskammare. "

Laboratorierna fick en bonus när de upptäckte att tillverkning av LIG i syre ökade antalet defekter- 5- och 7-atomringar- i grafenflingorna, förbättrar dess kapacitans och prestanda när den används som ett elektrodmaterial för mikrosuperkondensatorer.

Förändringar i gasens kemiska innehåll och till och med förändringar i riktningen för laserrastermönstret förändrade materialet, fick forskarna att tro att LIG:s hydrofoba eller –filiska egenskaper skulle kunna justeras.

De upptäckte också när de skrapade bort grafen från ett hydrofilt polymerark och gjorde det till en film, resultatet blev hydrofobt istället. "Det får oss att tro att ytorienteringen av LIGs flingor har mycket att göra med hur det reagerar med vatten, "Tour sa." Om kanterna är mer utsatta, det verkar vara hydrofilt; om de basala planen är mer utsatta, deras hydrofoba egenskaper tar över. "

Det som gör ett material "super" i båda riktningarna är vinkeln vid vilket det möter vatten. Ett material med en kontaktvinkel på 0 grader anses vara superhydrofilt. I detta fall, vatten skulle ligga på materialet i en pöl. Om vinkeln är 150 grader eller mer, det är superhydrofobiskt; vinkeln bestäms av hur mycket vattenpärlorna. (En vinkel på 180 grader skulle vara en sfär som sitter perfekt ovanpå LIG.)

Upptäckten att yttyp och kemi påverkar LIG bör också tillåta ett visst utrymme för att justera materialets egenskaper, Tour sa. Faktiskt, när de använde en svavel/fluorgas för att göra det, de höjde LIG:s superhydrofobicitet till 160 grader.