Fig. 1. Structura taliei stem albicios (T. dealbata) și creat după chipul și asemănarea lui aerogel grafen lui. și - Marsh taliei plantelor albicios. b și c - imagine structura multinivel tulpina plantei primit de optică (b) și electroni (e) de scanare a microscopului; Straturile lamelare au fost orientate paralel cu tija de 10 microni grosime legați unul de altul prin punți transversale aproximativ un milimetru lungime. d - circuite tehnici bidirecțională congelate (congelare dvugradientnogo), cheia pentru sinteza aerogel grafena. e - o reprezentare schematică a aerogelului rezultat. f - într-o fotografie luată de un microscop electronic de scanare, se poate vedea structura aerogelului. Imagine de la articol în discuție ACS Nano
chimiști chinezi au câștigat un Aerogeluri puternic și flexibil de grafen, imita structura tulpinii plantei marsh talie albicios. Noul material rezistă numeroase cicluri de „compresie / expansiune“, păstrând proprietățile sale mecanice și electrice. Se presupune că acesta poate servi pentru a crea dispozitive electronice noi, mai eficiente.
Aerogels - o relativ nouă clasă de materiale c densitate extrem de scăzută, datorită structurii lor poroase: bo cea mai mare parte din volumul aerogel ocupat de o dimensiune a porilor de pana la 100 de nanometri. Putem spune că Aerogeluri sunt compuse din 99% aer. Simțiți este o lumină, dar spumă solidă, ceva ca o spumă. Atunci când se aplică o sarcină puternică Aerogeluri pot fi distruse, dar, în general, acestea sunt materiale foarte durabile.
aerogels Ultra ușoare și durabile ale grafen și derivații săi sunt materiale conductoare atractive pentru utilizare drept catalizatori, electrod sau componente electronice de flexibile. Cu toate acestea, până de curând, pentru aplicarea integrală a unor astfel de aerogeluri nu aveau una proprietăți extrem de importante - flexibilitate. Numeroase încercări de a obține aerogels flexibile și elastice de carbon, prin combinarea structurii graphene si nanotuburi de carbon rezolva doar o parte a problemei. Elasticitatea materialului crescut, dar datorită faptului că nanotuburile dau elasticitate construit în structura materialului este neregulată, porțiuni diferite ale materialului au avut proprietăți electronice diferite.
Cercetatorii de la Universitatea Zhejiang (China), condus de Bai Hao (Hao Bai) a reușit să rezolve această problemă: ei ar putea obține aerogel comprimat de grafen cu structură internă regulată. Pentru dezvoltarea lui de abordare biomimetice a fost utilizată în cazul în care ideea și elementele de bază împrumutate de la natură. Deoarece structura principiului noului material oamenii de știință au ales o structură poroasă ordonată în interiorul taliei tulpina albicios (Thalia dealbata).
Durabil și flexibil tulpini de talie alburie, în creștere, în principal în mlaștini și de-a lungul malurile corpurilor de apă în partea central și sud-estul Statelor Unite, poate rezista la rafalele puternice de vânt. Investigarea structurii tulpina plantei arată că condiționat tulpină rezistență paralelă structură lamelară orientate de celule dense care sunt asociate cu fiecare alte „poduri“ mai subtile. (Chimia materialelor numite lamelelor alternantă și straturi subțiri paralele orientate spre a unui material cu o structură ordonată, care poate fi divizată sau un material solid, cu un grad mai mic de ordine, fie lichid sau gaz) Grosimea acestor structuri -. 100-200 micrometri. Rolul podurilor este dublu: de a forma structura de rețea, ele conferă rezistență tulpină, dar fiind mai subtire, ele sunt izvoare specifice fac tulpina flexibil și elastic.
În procesul de congelare a cristalelor de gheață apar lucrează ca un șablon în jurul căruia este apoi congelată suspensie. Structura șablon asigură faptul că în timpul înghețării structurilor formate în care paralele orientate fragmente lamelare de oxid de grafen poduri transversale capsate. Dimensiunea și forma cristalelor de gheață, și astfel, arhitectura finala aerogel - microstructura, porozitatea, porilor și orientarea reciprocă - sunt determinate de viteza de răcire pentru fiecare dintre direcțiile, concentrația și vâscozitatea suspensiei, imaginile camerei, în care răcirea este condusă și de alți factori. După formarea structurii poroase tridimensională a oxidului grafena se efectuează uscarea prin congelare a structurii și reducerea acesteia cu hidrogen la Grafena aerogel stem imitare structura T. dealbata. Aerogelului obținută are toate proprietățile necesare pentru utilizare în electronică flexibilă: rezistență, elasticitate, conductivitate electrică și densitate mică (aproximativ 7 mg per cm3).
Cubul rezultată din aerogel nu sa prăbușit când comprimată sub influența încărcăturii grele: doar sa redus la jumătate și a restaurat forma originală, după ce sarcina este îndepărtată (figura 2). Mai mult, sa constatat că, chiar și după mii de cicluri de comprimare și de recuperare a formei aerogel reține conductivitatea electrică și cel puțin 85% din rezistența mecanică. Pentru comparație, cunoscute aerogelurile având o structură poroasă dezordonat, de obicei pierde jumatate din putere după zece contracții.
Fig. 2. Grafena aerogel își revine la forma inițială după ce a fost comprimată sub influența unui obiect a cărui masă este mai mare de 6000 de ori masa aerogelului. Imagine de la articol în discuție ACS Nano
Cercetatorii sugereaza ca metoda propusă de producție a aerogelurilor grafen flexibile, cu o structură regulată poate fi scalate și că această metodă pare a fi mai ieftin și mai eficient decât alte abordări pentru prepararea aerogelurilor cu o structură tridimensională a ordonat, de exemplu - cu ajutorul tiparului tridimensional.