Исследование международной команды ученых показало, что для создания прочной «бумаги» из оксида графена необходимо смешивать твердые чешуйки с гибкими пористыми.
Оксид графена (GO) является производным графита и обычно имеет вид крошечных хлопьев толщиной около 1 нм. Поскольку получить его намного проще, чем двумерный графен, то ученые изучают оксид в качестве перспективного материала для формирования макроструктур. Когда раствор GO наливают на фильтр и удаляют воду, образуется тонкая «бумага», диаметром около 5 см и толщиной не более 40 мкм, чешуйки которой удерживаются вместе только за счет межмолекулярной силы.
Принято считать, что чем качественнее исходный комплектующий материал, тем лучше будет конечный продукт, но в данном случае этот принцип не работает. Суть в том, что твердые большие хлопья сморщиваются, складываются недостаточно плотно и между их слоями образуются пустоты. С другой стороны из малых чешуек сложнее сформировать лист.
Исследователи из Северо-Западного и Ханьянского университетов совместно изучали влияние отверстий на прочность хлопьев, и параллельно нашли решение проблемы.
Используя смесь аммиака и перекиси водорода, они химически «травили» дырки в GO, делая его слабым и мягким. Затем команда обнаружила, что бумага из пористых хлопьев оказалась прочнее, чем ожидалось. Например, если такие однослойные чешуйки были на 70% слабее твердых, то бумага из них, была лишь на 10% слабее бумаги из твердых.
Однако все стало еще интереснее, когда команда смешала твердые и пористые хлопья. Вместо того чтобы ослаблять бумагу, изготовленную исключительно из твердых элементов, добавление 10% или 25% самых слабых чешуек усилило ее примерно на 95% и 70% процентов, соответственно.
По словам ученых, эффект достигается за счет того, что гибкие пористые хлопья заполняют пустоты и улучшают распределение сил по всему материалу. Они также утверждают, что принцип применим и к другим двумерным материалам. В дальнейшем команда планирует создать прочные высокотехнологичные волокна из оксида графена.
Недавно исследователи также разработали эффективный метод синтеза листов графена из камеди, который позволяет снизить себестоимость производства двумерного материала в 20 раз.
Для развития канала, нам важна Ваша поддержка, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.