Более того, они сообщили, что он может быть изготовлен практически любой формы и размера, демонстрируя винтовой кусок высокопроводящей пены.Лаборатория Райса химика Джеймса Тура проверила свой новый «арматурный графен» в качестве высокопористого проводящего электрода в литий-ионных конденсаторах и обнаружила, что он механически и химически устойчив.Исследование опубликовано в журнале Американского химического общества ACS Applied Materials and Interfaces.
Углерод в форме графена толщиной до атома является одним из самых прочных из известных материалов и обладает высокой проводимостью; Многослойные углеродные нанотрубки широко используются в качестве проводящей арматуры в металлах, полимерах и композитах с углеродной матрицей. Лаборатория Tour уже использовала нанотрубки для усиления двумерных листов графена. По словам Тур, расширение этой концепции на материалы макромасштаба имеет смысл.
«Мы разработали пену графена, но она не была достаточно прочной для тех применений, которые мы задумывали, поэтому использование углеродных нанотрубок для ее усиления было естественным следующим шагом», — сказал Тур.Трехмерные структуры были созданы из порошкового никелевого катализатора, многослойных нанотрубок, обернутых поверхностно-активным веществом, и сахара в качестве источника углерода.
Материалы были смешаны, и вода испарилась; Полученные гранулы прессовали в стальную головку, а затем нагревали в печи химического осаждения из паровой фазы, которая превращала доступный углерод в графен. После дальнейшей обработки для удаления остатков никеля в результате была получена полностью углеродная пена в форме матрицы, в данном случае винта. Тур сказал, что этот метод будет легко масштабировать.Электронно-микроскопические изображения пены показали, что частично расстегнутые внешние слои нанотрубок связаны с графеном, что объясняет его прочность и упругость.
Пена графена, произведенная без арматуры, могла выдержать вес, примерно в 150 раз превышающий ее собственный, сохраняя при этом способность быстро возвращаться к своей полной высоте. Но арматурный графен необратимо деформируется примерно на 25 процентов при нагрузке, превышающей его вес более чем в 8 500 раз.