Найден способ получения смятого графена

Исследователи из Америки предлагают новый технологичный способ изготовления наноразмерных частиц, которые образованы смятыми листами графена. Подобные частицы отличаются некоторыми преимуществами по сравнению с обычными листами графена, которые склонны к объединению с соседними слоями под действием сил Ван-дер-Ваальса.

От наложения слоев графена друг на друга и от их сцепления друг с другом затрудняется создание дисперсий, а также ухудшаются свойства материала (в частности, уменьшается доступная площадь поверхности). Помимо этого, сцепление листов графена может делать те образцы, которые испытали при обработке сжимающие напряжения разной величины, мало похожими друг на друга.

Ранее уже было установлено, что трехмерные шарики мятого графена имеют устойчивость к сжатию и объединению. Но удобной методики их получения не существовало.





При помощи ультразвукового распылителя ученым удалось получить капли водной дисперсии оксида графена (GO), которые направлялись в разогретую до 800 градусов по Цельсию печь потоком транспортирующего газа (азота). При быстром испарении капель листы GO спрессовывались в наноразмерные шарики, а сам оксид восстанавливался до графена. Размер получаемых частиц зависел от концентрации GO в аэрозольных каплях: с её ростом от 0,2 до 5 мг/мл средний диаметр сфер увеличивался от 250 до 800 нм.

По результатам дальнейших исследований было установлено, что сжатые под давлением в 55 Мпа агрегаты частиц из мятого графена довольно легко распределялись по объему растворителя (воды, метанола, толуола, ацетона, циклогексана), а сжатые листы GO надёжно «слипаются», и подготовить их дисперсию не удаётся. Смятый графен спокойно выдерживал и более высокое давление в 2 ГПа, сохраняя при этом неизменно высокую удельную площадь поверхности.

В качестве демонстрации перспектив практического применения своей разработки исследователи создали с использованием частиц из смятого графена анод микробной топливной батареи. Опыты с батареей показали, что модифицированный таким образом электрод имеет более лучшие характеристики, чем аноды с обычным активированным углём или листами графена.