Forskare från Rice University har kombinerat laserinducerad grafen med en mängd olika material för att göra robusta kompositer för en mängd olika applikationer. Kredit:Tour Group/Rice University
Laserinducerad grafen (LIG), ett flagnande skum av det atomtjocka kolet, har många intressanta egenskaper på egen hand men får nya krafter som en del av en komposit.
Laboratorierna från Rice University -kemisten James Tour och Christopher Arnusch, professor vid Ben-Gurion-universitetet i Negev i Israel, introducerade ett parti LIG -kompositer i American Chemical Society -tidningen ACS Nano som sätter materialets kapacitet i mer robusta paket.
Genom att införa LIG med plast, sudd, cement, vax eller andra material, laboratorierna tillverkade kompositer med ett brett utbud av möjliga tillämpningar. Dessa nya kompositer kan användas inom bärbar elektronik, i värmebehandling, vid vattenbehandling, i arbete mot isbildning och avisning, för att skapa antimikrobiella ytor och till och med för att göra resistiva slumpmässiga åtkomstminnen.
Tourlabbet tillverkade först LIG 2014 när det använde en kommersiell laser för att bränna ytan på ett tunt ark vanlig plast, polyimid. Laserens värme förvandlade en skiva av materialet till flingor av sammankopplad grafen. Enstegsprocessen gjorde mycket mer av materialet, och till mycket mindre kostnad, än genom traditionell kemisk ångavsättning.
Sedan dess, Rice lab och andra har utökat sin undersökning av LIG, även tappa plasten för att göra det med trä och mat. Förra året, Risforskarna skapade grafenskum för att skulptera 3D-objekt.
Laserinducerad grafen, producerad med en metod utvecklad vid Rice University, kan kombineras med andra material för kompositer. Det resulterande materialet visar löfte för elektronisk, applikationer för isbildning och uppvärmning. Kredit:Tour Group/Rice University
"LIG är ett bra material, men det är inte mekaniskt robust, "sa Tour, som var medförfattare till en översikt över laserinducerade grafenutvecklingar i Räkenskaper för kemisk forskning journal förra året. "Du kan böja den och böja den, men du kan inte gnugga handen över den. Det kommer att skära av. Om du gör det som kallas ett Scotch tape -test på det, mycket av det tas bort. Men när du lägger den i en sammansatt struktur, det hårdnar verkligen. "
För att göra kompositerna, forskarna hällde eller varmpressade ett tunt lager av det andra materialet över LIG fäst på polyimid. När vätskan härdat, de drog bort polyimiden från baksidan för återanvändning, lämnar det inbäddade, anslutna grafenflingor bakom.
Mjuka kompositer kan användas för aktiv elektronik i flexibla kläder, Tour sa, medan hårdare kompositer gör utmärkta superhydrofoba (vattenundvikande) material. När en spänning appliceras, det 20 mikron tjocka skiktet av LIG dödar bakterier på ytan, gör härdade versioner av materialet lämpligt för antibakteriella applikationer.
En avsökande elektronmikroskopbild visar en komposit av laserinducerad grafen och polystyren. Kredit:Tour Group/Rice University
Kompositer gjorda med flytande tillsatser är bäst på att bevara LIG -flingans anslutning. I labbet, de värmdes snabbt och pålitligt när spänning applicerades. Det bör ge materialet en potentiell användning som avisnings- eller isbildningsbeläggning, som en flexibel värmedyna för behandling av skador eller i plagg som värms upp vid behov.
"Häll bara i det, och nu överför du alla de vackra aspekterna av LIG till ett material som är mycket robust, "Sa Tour.
