Suurtes mõõtudes grafeeni (loe siit) tootmine ja säilitamine on keerukas, sest materjalis toimub kergesti grafeenlehtede grupeerumine. Grafeenil on omadus paberivirna laadsesse kihti koonduda. Sellisel juhul läheb kaduma nende kasulik kogupindala. Lisaks on keeruline kihilise grafeeni töötlemine.
Pildil on kägardatud grafeen.
Ameerika Northwestern Ülikooli teadlased arendasid välja grafeeni, mis ei kihistu. Uue materjali loomist inspireeris kägarpaberitega täidetud prügikorv. Teadlased suutsid sarnaselt kägarpaberile grafeeni aatomipaksuse lehe ümarjaks pallikeseks pressida. Teadustöö avaldati 13. oktoobril teadusajakirjas ACS Nano.
Grafeenil põhinevad materjalid grupeeruvad hõlpsasti tänu lehtedevahelisele tugevale Van der Waalsi jõule (loe siit). Kuumutamise, lahustiga pesemise, kompresseerimise ja teiste ainetega segamise kaudu on võimalik materjali kihistumise omadusi muuta. Paberivirnal on väiksem pindala kui summaarsel paberite pindalal. Sarnaselt kaotab kihistunud grafeen summaarset pindala, millega kaasneb materjali kasulike omaduste vähenemine. Muuhulgas on kihiline struktuur jäik ja seda on keerulisem töödelda.
Osad teadlaste rühmad on üritanud grafeeni lehti süsinikuvabadest ühenditest tehtud kiiludega lahti hoida, ent see muudab materjali struktuuri. Kägardunud grafeeni kogupindala säilub ja materjali struktuur jääb puutumata. Töörühma juhi Jiaxing Huangi sõnul võib pallikesi kokku pressida kui tahes tihedaks, ent sellest midagi ei muutu. Ebatasase pinna tõttu ei suuda Van der Waalsi jõud grafeeni kihte kokku tõmmata.
Pallikeste moodustamiseks valmistasid teadlased grafeenilehekesi sialdavaid vabaltrippuvaid veetilgakesi, mis gaasijoaga aerosooliks puhuti ja põletist läbi aeti. Vee kiire aurustumine sunnib lehekesi kapillaarjõudude kokku tõmbuma.
Saadud grafeeni pallikestel on samad elektrilised omadused, mis lehtgrafeenilgi, ent on kasulikumad rakendustes, mis vajavad suuremaid grafeeni hulkasid. Lisaks põhjustab kägardumine materjali tugevamaks muutumist. Grafeeni pallikesed on mehaanilistele deformatsioonidele väga vastupidavad. Huangi sõnul loodab töörühm oma avastust rakendada energiatalletus- ja muundamismehhanismides.
Allikas: ScienceDaily
Leave a Reply