Графен - очень полезный универсальный материал, с которым очень трудно обращаться. В частности, он крайне неохотно взаимодействует с водой. Теперь исследователям из Университета Умео (Швеция) удалось создать графеновую краску на водной основе. Это открывает потрясающие возможности для использования этого фантастического материала.
Графен - двумерная углеродная пленка толщиной в один атом. В этой пленке атомы углерода встраиваются в форме правильных шестиугольников, напоминающих пчелиныесоты. Несмотря на внешнюю простоту графена, материал обладает целым рядом фантастически полезных свойств.
Он невероятно легкий, тонкий и гибкий, но при этом очень прочный. Также он является отличным проводником электричества и тепла. Такое сочетание свойств позволяет использовать графен практически везде - от электроники и авиации до фильтров для воды и одежды.
Увы обращаться с графеном довольно сложно. Один из способов получения графена в нужных конфигурациях предполагает его диспергирование в воде. Но замешать измельченный графен в воду не так-то просто. Он категорически не хочет превращаться в суспензию и очень быстро выпадает в осадок. В результате вы получаете не “графеновую краску”, а чистую воду с графеном на дне пробирки.
Проблема заключается в том, что графен и аналогичные формы углерода, вроде графита и углеродных нанотрубок, являются гидрофобными. То есть, они буквально отталкивают от себя воду. В теории, вместо воды можно использовать органический растворитель или средство для обработки. Но растворитель делает краску токсичной, а средство обработки повреждает сами частицы графен.
Теперь команда Университета Умео нашла удивительно простой способ обойти эту проблему. Секрет заключается в использовании оксида графена вместо чистого вещества. Оксид графена сохраняет свойства чистого графена, но при этом является не гидрофобным, а гидрофильным. Проще говоря, оксид графена притягивает воду. Смешав гидрофильный оксид графена с гидрофобным графеном, ученые создали состав, который в сочетании с водой превращается в суспензию и не выпадает в осадок даже за несколько дней.
Графеновая краска, нанесенная на фольгу
Эту суспензию можно использовать как обычную краску. Например, ученым удалось “нарисовать” создать на металлической поверхности электроды-суперконденсаторы. После нанесения суспензию просто высушили, нагрев материал до 200 градусов Цельсия.
“В конечном итоге мы получили тонкую пленку из проводящего электродного материала с довольно высокой площадью поверхности, хорошей проводимостью и отличной производительностью при хранении электроэнергии в суперконденсаторах. Высокая площадь поверхности обеспечивается микроскопическими частицами активированного графена, в то время как нанотрубки и термически восстановленный оксид графена обеспечивают хороший электрический контакт между этими частицами”, - объясняет Александр Талызин один из авторов автор исследования.
По словам ученых, новый метод можно легко масштабировать для промышленного производства. Они уже подали заявку на патент, описывающий эту технику.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Physical Chemistry Letters.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
