Лазерно-индуцированный графен (LIG), слоистая пена углерода толщиной в атом, сам по себе обладает многими интересными свойствами, но приобретает новые свойства в составе композита.

Ученые Университета Райса объединили индуцированный лазером графен с различными материалами, чтобы создать прочные композиты для различных применений. Фото: Tour Group / Университет Райса

Лаборатории химика Райсского университета Джеймса Тура и Кристофера Арнуша, профессора Университета имени Бен-Гуриона в Негеве в Израиле, представили партию композитов LIG в журнале Американского химического общества ACS Nano , в которой возможности материала были добавлены в более надежные пакеты.

Вливая LIG в пластик, резину, цемент, воск или другие материалы, лаборатории изготавливали композиты с широким спектром возможных применений. Эти новые композиты могут быть использованы в носимой электронике, в термической терапии, в водоподготовке, в антиобледенительной и противогололедной работе, в создании противомикробных поверхностей и даже в создании резистивных устройств памяти с произвольным доступом.

Тур лаборатория впервые сделала LIG в 2014 году, когда она использовала коммерческий лазер для прожига поверхности тонкого листа обычного пластика, полиимида. Тепло лазера превратило осколок материала в чешуйки взаимосвязанного графена. Одностадийный процесс сделал намного больше материала, и при гораздо меньших затратах, чем при традиционном химическом осаждении из паровой фазы.

С тех пор лаборатория Райс и другие расширили свое исследование LIG, даже бросив пластик, чтобы сделать его из дерева и еды. В прошлом году исследователи Райс создали графеновую пену для лепки трехмерных объектов.

Лазерный графен, полученный с помощью метода, разработанного в Университете Райса

Лазерный графен, полученный с помощью метода, разработанного в Университете Райса, можно комбинировать с другими материалами для композитов. Полученные материалы перспективны для электронных, антиобледенительных и отопительных применений. Фото: Tour Group / Университет Райса

«LIG — отличный материал, но он не механически устойчив», — сказал Тур, который в соавторстве с обзорным докладом о разработке графена, индуцированного лазером, в журнале «Accounts of Chemical Research» в прошлом году. «Вы можете согнуть его и согнуть, но вы не можете потереть руку. Это оторвется. Если вы сделаете так называемый тест на скотч, многие из них будут удалены. Но когда вы помещаете это в составную структуру, это действительно ужесточается».

Чтобы сделать композиты, исследователи налили или горячим прессованием тонкий слой второго материала поверх LIG, прикрепленного к полиимиду. Когда жидкость затвердела, они отодвинули полиимид от задней части для повторного использования, оставив встроенные, связанные графеновые хлопья позади.

По словам Тура, мягкие композиты могут использоваться для активной электроники в гибкой одежде, в то время как более твердые композиты дают превосходные супергидрофобные (избегающие воды) материалы. При подаче напряжения слой LIG толщиной 20 микрон убивает бактерии на поверхности, делая жесткие версии материала подходящими для применения в антибактериальных целях.

композиция графена и полистирола, индуцированного лазером

Изображение, полученное на сканирующем электронном микроскопе, показывает композицию графена и полистирола, индуцированного лазером. Фото: Tour Group / Университет Райса

Композиты, изготовленные с жидкими добавками, лучше всего сохраняют возможность соединения хлопьев LIG. В лаборатории они нагревались быстро и надежно при подаче напряжения. Это должно обеспечить потенциальное использование материала в качестве противогололедного или противообледенительного покрытия, в качестве гибкой электрогрелки для лечения травм или предметов одежды, которые нагреваются по требованию.

«Вы просто вливаете это, и теперь вы переносите все прекрасные аспекты LIG в очень прочный материал», — сказал Тур.

По материалам phys.org