211service.com
Geresnis grafeno gamybos būdas
Vieno atomo storio anglies lakštai, vadinami grafenu, turi keletą nuostabių savybių: grafenas yra stiprus, labai laidus elektrai, lankstus ir skaidrus. Dėl to tai yra perspektyvi medžiaga lanksčiams jutikliniams ekranams ir ypač stiprioms konstrukcinėms medžiagoms gaminti. Tačiau sukurti šiuos plonus anglies lakštus ir iš jų pagaminti daiktus sunku padaryti ne laboratorijoje.
Gamybos medžiaga: Grafeno lakštai gulėjo ant vienasienių anglies nanovamzdelių kilimėlio.
Dabar pažanga gaminant ir apdorojant grafeną tirpale gali padėti dirbti su medžiaga gamybos mastu. Rice universiteto mokslininkai grafeno tirpalus pagamino 10 kartų labiau koncentruotus nei bet kada anksčiau. Jie panaudojo šiuos sprendimus, kad pagamintų skaidrius, laidžius lakštus, panašius į ekranuose esančius elektrodus, ir šiuo metu jie kuria metodus, kaip sukti grafeno sprendimus, kad būtų galima generuoti pluoštus ir konstrukcines medžiagas lėktuvams ir kitoms transporto priemonėms, kurios žada būti pigesnės nei šiandien. anglies pluoštas.
Kad ir koks būtų galutinis produktas, idealu pradėti nuo didelės koncentracijos grafeno tirpalo, tačiau esamais metodais to pasiekti nepavyksta, sakoma. Džeimso turas , Rice universiteto chemijos profesorius. Grafenas nėra labai tirpus, iš dalies dėl savo matmenų ir iš dalies dėl chemijos. Grafenas yra vos vieno atomo storio, bet jo paviršiaus plotas didžiulis. Jei norite dirbti su grafenu, dirbate praskiestą, o tai logiška, nes tai didžiulė didžiulė molekulė, sako Tour.
Dauguma grafeno gamybos metodų prasideda nuo grafito ir apima atomų plonų grafeno lakštų lupimą, dažniausiai naudojant chemines priemones. Svarbiausia yra pagaminti vieno sluoksnio grafeną, kad jo nesunaikintumėte ir tai būtų daroma dideliais kiekiais, sako Norėdami susisiekti su Yang , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Kalifornijos universitete, Los Andžele. Kai kurie esami grafeno gamybos iš grafito ir manipuliavimo tirpale metodai apima tirpių grupių pridėjimą prie molekulės paviršiaus, tačiau šis cheminis pokytis sunaikina grafeno elektrines savybes.
Rice tyrėjai gamina grafeno tirpalus naudodami metodą, kurį jie iš pradžių sukūrė darbui su anglies nanovamzdeliais. Maždaug prieš penkerius metus mokslininkai, vadovaujami velionio Nobelio premijos laureato Richardas Smalley atrado, kad labai koncentruota sieros rūgštis, tokia stipri, kad ji vadinama superrūgštimi, gali ištirpinti anglies nanovamzdelius, padengdama jų paviršius jonais. Praėjusiais metais Ryžių grupė, kuriai dabar vadovauja chemikas Matteo Pasquali , parodė, kad gali panaudoti superrūgštinius anglies nanovamzdelių tirpalus šimtų metrų ilgio pluoštams gaminti; grupė sudarė sutartį su didele chemijos įmone dėl proceso komercializavimo.
Ryžių tyrėjai neseniai įrodė, kad net stipresnės superrūgštys gali atskirti grafitą į grafeno lakštus ir juos ištirpinti. Skirtingai nuo kitų metodų, susijusių su cheminėmis reakcijomis, kurios keičia grafeną, superrūgšties tirpalas nepablogina medžiagos savybių. Grupė panaudojo sprendimus, kad pagamintų mažos elektrinės varžos grafeno lakštus, o dabar visa jėga naudoja šiuos sprendimus grafeno pluoštams gaminti, sako Tour.
„Tour“ tikisi, kad grafeno apdorojimo metodas turės dvi pagrindines taikymo sritis: skaidrius elektrodus ir konstrukcines medžiagas. Abiejose srityse tai gali sumažinti išlaidas. Indžio alavo oksidas, skaidri laidžioji medžiaga, dažniausiai randama jutikliniuose ekranuose ir saulės elementuose, yra brangi ir trapi, sako Benji Maruyama, vyresnysis medžiagų tyrimų inžinierius iš Oro pajėgų tyrimų laboratorijos Ohajo valstijoje. JAV oro pajėgos finansuoja Rice tyrimus. Daugelis grupių įrodė grafeno elektrodų pranašumus laidumo ir lankstumo požiūriu; Ryžių metodas turėtų sudaryti galimybę juos pagaminti dideliuose plotuose.
Šis procesas taip pat gali būti naudojamas siekiant sumažinti lengvų, tvirtų konstrukcinių medžiagų, pagamintų iš anglies pluošto, sąnaudas. Šios medžiagos buvo naudojamos dešimtmečius, tačiau jos išlieka brangios, nes jų gamybos procesai yra sudėtingi ir dėl to prarandama medžiaga. Vietoj to, kad gryna anglis būtų tiesiogiai paverčiama pluoštais, kaip ryžių procese, dabartinis procesas prasideda nuo nitrilo polimero pluošto, kuris kaitinamas, kad jis virstų grafitu. Tada šie pluoštai įpinami į kilimėlius ir suklijuojami, kad būtų sukurta biri medžiaga. Jie naudojami orlaiviuose, bet ne automobiliuose, nes išlaidos yra per didelės, sako Tour. Jei galėsime tai padaryti pigiau ir įgyti tiek pat gerų ar geresnių savybių, yra tikimybė, kad anglies pluoštas tikrai pažengs į priekį.