Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Cara mudah dan serba boleh untuk membina bahan 3-D masa depan

Anonim

Penyelidik di Jepun telah membangunkan satu teknik yang baru tetapi ringkas, yang dipanggil "penyerapan layer-by-layer yang dipacu penyebaran, " untuk membina graphene ke dalam struktur tiga dimensi (3D) berliang untuk aplikasi dalam peranti seperti bateri dan supercapacitors. Kajian mereka baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.

iklan


Graphene pada dasarnya adalah lembaran karbon yang sangat nipis dan mempunyai ciri-ciri menarik seperti kestabilan mekanikal yang tinggi dan kekonduksian elektrik yang luar biasa. Ia telah dipuji sebagai bahan generasi akan datang yang dapat merevolusikan sektor teknologi dan tenaga sedia ada seperti yang kita tahu.

Walau bagaimanapun, struktur nipis graphene juga bertindak sebagai penghalang utama untuk penggunaan praktikal. Apabila menyusun lembaran-lembaran kecil ini ke dalam struktur yang lebih besar, lembaran tersebut mudah ditumpuk satu sama lain, mengakibatkan kehilangan material yang unik. Walaupun beberapa strategi telah dicadangkan untuk menangani masalah melekit ini, mereka sering mahal, memakan masa, dan sukar untuk meningkatkan.

Untuk mengatasi cabaran ini, para penyelidik dari Institut Sains Sel Bahan Bersepadu (iCeMS) di Universiti Kyoto meminjam prinsip dari kimia polimer dan mengembangkannya menjadi teknik untuk memasang graphene ke dalam seni bina 3D yang poros sambil menghalang menyusun antara helaian. Dengan meletakkan graphene oxide (bentuk teroksidasi graphene) ke dalam hubungan dengan polimer yang bertentangan bertentangan, kedua-dua komponen boleh membentuk lapisan komposit yang stabil, suatu proses yang juga dikenali sebagai "kompleksasi antara muka."

"Menariknya, polimer boleh terus meresap melalui antara muka dan mendorong tindak balas tambahan, yang membolehkan komposit berasaskan graphene berkembang menjadi struktur berbilang lapisan tebal. Oleh itu, kami menamakan proses penyebaran lapisan-lapisan yang didorong oleh proses ini, " jelas Jianli Zou, seorang penyelidik bersama dalam projek itu.

Produk yang dihasilkan memaparkan struktur berliang seperti buih, sesuai untuk memaksimumkan faedah graphene, dengan kelembapan pensil dari ultra-ringan hingga sangat padat melalui perubahan mudah dalam keadaan eksperimen. Tambahan pula, proses ini mudah untuk berskala untuk menghasilkan filem kawasan besar yang akan sangat berguna sebagai elektrod dan membran bagi penjanaan atau penyimpanan tenaga.

"Walaupun kami hanya memperlihatkan pembinaan struktur berasaskan graphene dalam kajian ini, kami yakin bahawa teknik baru ini dapat berfungsi sebagai kaedah umum bagi pemasangan pelbagai nanomaterial, " kata Franklin Kim, yang penyiasat utama kajian ini.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan-bahan yang disediakan oleh Institut Sains Bahan Mudah Alih Bersepadu, Universiti Kyoto . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Jianli Zou, Franklin Kim. Penyebaran lipatan lapisan-oleh-lapisan dari nitrogen grafena oksida ke dalam makrostruktur tiga dimensi yang berliang . Komunikasi Alam, 2014; 5: 5254 DOI: 10.1038 / ncomms6254