Grafeeni ootamatu kleepuvus võib viia huvitavate nanotehnoloogiliste seadmeteni

Grafeen, mida peetakse niigi hetke kuumimaks nanomaterjaliks, muutus just veelgi huvitavamaks, väidab uurimus.

Uued andmed, millede kohaselt grefeenil on üllatavalt tugevad kleepuvad omadused, aitavad juhtida grafeenitootmise ning grafeenipõhiste mehaaniliste seadmete, näiteks resonaatorite ja gaasi eraldavate membraanide arengut. Eksperimendid näitasid, et grafeeni erakordne paindlikkus võimaldab sel kohaneda ka kõige siledamate aluspindade pindadega, kirjutab Physorg.com.

,,Kõige huvitavamaks selle töö juures on see, et meil on võimalus luua uusi rakendusi, mis seda erakordset paindlikkust ja grafeeni kleepuvaid omadusi ära kasutavad. Lisaks võime me mõelda välja unikaalseid eksperimente, mis meile selle nanomaterjali kohta veelgi rohkem informatsiooni annavad, ” sõnas artikli peaautor Scott Bunch.

Oma uurimuses mõõtsid teadlased grafeenlehekeste klaasalusele kleepumise energiat, kasutades selleks nn “villi testi(ingl k blister test).”

Adhesioonienergia(Adhesioon – vedeliku molekulide ja tahke materjali pinna vaheline vastastoime (vesiklaas)) kirjeldab kahe omavahel kokku asetatud materjali kleepuvust. Kleepuvus võib mängida kahjustavat rolli erinevates mikromehaanilistes struktuurides, kus see võib põhjustada seadmete rikki minemist või pikendada lihtsalt uue tehnoloogia arendamiseks kuluvat aega.

Antud uurimus oli esimene kord, mil mõõdeti otseselt grafeeni nanostruktuuride kleepuvaid omadusi eksperimentaalselt. Selgus, et grafeeni kinnitumise eest alusele ja ka erinevate grafeeni kihtide omavahelise kleepumise eest vastutavad van der Waalsi jõud.

Teadlased leidsid, et grafeeni ja klaasaluse vahelised adhesioonienergiad olid mitu suurusjärku suuremad kui tavaliste mikromehaaniliste struktuuride adhesioonienergiad – seetõttu on grafeeni kleepumine pigem vedeliku kui tahkise kleepumise sarnane.

Bunchi sõnul tahetakse grafeeni hämmastavaid mehaanilisi omadusi kasutada ära üliõhukeste membraanide valmistamiseks, mida saaks kasutada energiasäästlike eraldajatena näiteks maagaasi töötlemisel või vee puhastamisel. Grafeeni suurepärased elektrilised omadused lubavad aga uuendada kogu mikroelektroonika tööstust.

Kõigis neis rakendustes, kuid samuti ka igas suuremahulises grafeeni tootmisprotsessis, on grafeeni vastastikmõju teiste pindadega olulise tähtsusega ning selle mõistmine aitab kaasa selle tehnoloogia kiiremale arengule.

Allikas

Teadusartikkel: “Ultrastrong adhesion of graphene membranes“