211service.com
Labāks veids, kā izgatavot grafēnu
Viena atoma biezām oglekļa loksnēm, ko sauc par grafēnu, ir dažas pārsteidzošas īpašības: grafēns ir spēcīgs, ļoti elektriski vadošs, elastīgs un caurspīdīgs. Tas padara to par daudzsološu materiālu elastīgu skārienekrānu un īpaši spēcīgu strukturālu materiālu izgatavošanai. Taču izveidot šīs plānās oglekļa loksnes un pēc tam no tām veidot lietas ir grūti izdarīt ārpus laboratorijas.
Izgatavošanas materiāls: Grafēna loksnes gulēja virs vienas sienas oglekļa nanocauruļu paklāja.
Tagad progress grafēna ražošanā un apstrādē šķīdumā var padarīt praktisku darbu ar materiālu ražošanas mērogā. Raisa universitātes pētnieki ir padarījuši grafēna šķīdumus 10 reizes koncentrētākus nekā jebkad agrāk. Viņi ir izmantojuši šos risinājumus, lai izgatavotu caurspīdīgas, vadošas loksnes, kas līdzīgas displeju elektrodiem, un pašlaik viņi izstrādā metodes grafēna risinājumu vērpšanai, lai radītu šķiedras un strukturālos materiālus lidmašīnām un citiem transportlīdzekļiem, kas solās būt lētāki nekā šodien. karbona šķiedra.
Neatkarīgi no galaprodukta ir ideāli sākt ar augstas koncentrācijas grafēna šķīdumu, taču ar esošajām metodēm to nevar panākt, saka. Džeimsa tūre , Rīsu universitātes ķīmijas profesors. Grafēns nav ļoti šķīstošs, daļēji tā izmēru un daļēji tā ķīmijas dēļ. Grafēns ir tikai viena atoma biezs, bet tā virsmas laukums ir milzīgs. Ja vēlaties strādāt ar grafēnu, jūs strādājat ar atšķaidītu, kas ir loģiski, jo šī ir milzīga molekula, saka Tūrs.
Lielākā daļa grafēna iegūšanas metožu sākas ar grafītu un ietver atomu plānās grafēna loksnes, parasti izmantojot ķīmiskus līdzekļus. Galvenais ir izgatavot viena slāņa grafēnu, lai to nesabojātu procesā un darītu to lielā apjomā, saka Lai sazinātos ar Jangu , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kalifornijas Universitātē, Losandželosā. Dažas no esošajām metodēm grafēna iegūšanai no grafīta un pēc tam manipulācijām ar to šķīdumā ietver šķīstošu grupu pievienošanu molekulas virsmai, taču šīs ķīmiskās izmaiņas iznīcina grafēna elektriskās īpašības.
Rice pētnieki ražo grafēna šķīdumus, izmantojot metodi, ko viņi sākotnēji izstrādāja darbam ar oglekļa nanocaurulēm. Apmēram pirms pieciem gadiem pētnieki, kuru vadīja nelaiķis Nobela prēmijas laureāts Ričards Smolijs atklāja, ka ļoti koncentrēta sērskābe, kas ir tik spēcīga, ka to sauc par superskābi, var izšķīdināt oglekļa nanocaurules, pārklājot to virsmas ar joniem. Pagājušajā gadā Rīsu grupa, kuru tagad vada ķīmiķis Matteo Paskvali , parādīja, ka viņi var izmantot oglekļa nanocauruļu superskābes šķīdumus, lai izgatavotu simtiem metru garas šķiedras; grupa ir noslēgusi līgumu ar lielu ķīmijas uzņēmumu par procesa komercializāciju.
Rīsa pētnieki nesen parādīja, ka pat spēcīgākas superskābes var atdalīt grafītu grafēna loksnēs un nogādāt tās šķīdumā. Atšķirībā no citām metodēm, kas ietver ķīmiskas reakcijas, kas maina grafēnu, superskābes šķīdums nepasliktina materiāla īpašības. Grupa ir izmantojusi risinājumus, lai izgatavotu grafēna loksnes ar zemu elektrisko pretestību, un tagad strādā ar pilnu tvaiku, izmantojot šos risinājumus grafēna šķiedru ražošanai, saka Tour.
Tour sagaida, ka grafēna apstrādes metodei būs divi galvenie pielietojumi: caurspīdīgi elektrodi un strukturālie materiāli. Abās jomās tas var samazināt izmaksas. Indija alvas oksīds, caurspīdīgs vadošais materiāls, kas visbiežāk sastopams skārienekrānos un saules baterijās, ir dārgs un trausls, saka Benji Maruyama, vecākais materiālu pētniecības inženieris Gaisa spēku pētniecības laboratorijā Ohaio štatā. ASV gaisa spēki finansē Rīsa izpēti. Daudzas grupas ir pierādījušas grafēna elektrodu priekšrocības vadītspējas un elastības ziņā; Rīsu metodei jārada iespēja tos ražot lielās platībās.
Šo procesu varētu izmantot arī, lai samazinātu vieglo, izturīgo strukturālo materiālu, kas izgatavoti no oglekļa šķiedras, izmaksas. Šie materiāli ir bijuši gadu desmitiem, taču tie joprojām ir dārgi, jo to ražošanā izmantotie procesi ir sarežģīti un rezultātā tiek zaudēti materiāli. Tā vietā, lai tīru oglekli tieši pārvērstu šķiedrās, kā tas ir rīsu procesā, pašreizējais process sākas ar nitrila polimēra šķiedru, kas tiek uzkarsēta, lai to pārvērstu grafītā. Pēc tam šīs šķiedras tiek ieaustas paklājiņos un salīmētas kopā, lai izveidotu beztaras materiālu. Tos izmanto lidmašīnās, bet ne automašīnās, jo izmaksas ir pārāk augstas, saka Tour. Ja mēs to varam izdarīt lētāk un iegūt tikpat labas vai labākas īpašības, pastāv potenciāls reālam oglekļa šķiedru progresam.