Технологии

Графеново-фосфорные пленки. Высокая прочность и отличная электропроводность

Графеново-фосфорные пленки. Высокая прочность и отличная электропроводность

Рекордно прочные тонкие пленки наоснове графена синтезировали китайские учение. Графен, слой изуглеродных атомов толщиной водин атом, обладает уникальными электронными имеханическими свойствами, что потенциально делает его востребованным вбольшом количестве областей науки итехники. Суперконденсатор на основе жестких пленок продемонстрировал высокую производительность и замечательную гибкость.

Обычными механизмами повышения ударной вязкости являются остановка трещин или пластическая деформация.Прочность новой графеновой пленки достигает 51,8 МДж*м-3, что является самым высоким показателем за всю историю исследований. Смешав графен сослоистым черным фосфором (фосфореном) иорганическим веществом, молекула которого содержит два плоских ароматических фрагмента,стало возможно получить пленки срекордным значением энергии предельной деформации.

Графеново-фосфорные пленки. Высокая прочность и отличная электропроводность

Пленки на основе графена с высокой вязкостью имеют много перспективных применений, особенно для гибкого накопления энергии и портативных электрических устройств.Графеново-фосфорные пленки отличаются высокой прочностью на разрыв и отличной проводимостью, также демонстрируют высокую стабильность в окружающей среде и эффективность электромагнитного экранирования.

Плёнки графена могут использоваться для значительного повышения эффективности протонпроводящих мембран, которые являются важными компонентами технологии топливных элементов. Результаты исследованияопубликованывжурналеProceedings ofthe National Academy ofSciences.

Графен называют сверхматериалом: он очень прочный, тонкий и является одним из самых полезных материалов в мире, его открытие сродни тем, которые вызывают технологическую революцию.

Графеново-фосфорные пленки. Высокая прочность и отличная электропроводность

Схема синтеза пленок из модифицированного фосфореном и 1-аминопирен-дисукцинимидил субератом графена.pnas.org

Структура графена представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом. Он в 200 раз прочнее стали и обладает высокой гибкостью при нагрузке.

Многие методы создания тонких пленок на основе графена непозволяют задавать тип взаимодействий между плоскостями листов, врезультате чего напряжение вструктуре распределяется неэффективно, ипленки получаются неочень прочными. Аналогично трехмерным, прочность двумерных материалов можно повысить предотвращая образование ирост трещин или создавая пластически деформируемые материалы.

Не так давно ученыепоказали, что различные связи между плоскостями, такие как водородные связи, ионные связи, π-π взаимодействия иковалентные связи улучшают прочность графена. Такие межплоскостные эффекты могут нетолько предотвратить образование трещин впленке, ноиулучшить свойства, связанные спластической деформацией.

Графеново-фосфорные пленки. Высокая прочность и отличная электропроводность

Молекулярно-динамическое моделирование процесса растяжения пленки на основе графена.pnas.org

Графен часто сравнивают сфосфореном— двумерным слоистым материалом изчерного фосфора. Вотличие отграфена, уфосфорена есть запрещенная зона, ширину которой можно изменять, модифицируя структуру материала.

Вдохновившись структурой перламутра, который состоит изшестиугольных пластинок кристаллов карбоната кальция, расположенных параллельными слоями исвязанными эластичными биополимерами, Тяньчжу Чжоу (Tianzhu Zhou) сколлегами изБэйханьского университета синтезировали прочнейшую пленку изграфена, фосфорена исвязующего полимера. Они смешали суспензии оксида графена ифосфорена, отфильтровали смесь под вакуумом исушили 12часов при температуре 50градусов Цельсия. Затем, чтобы избавиться отокисленных функциональных групп, восстановили йодоводородом ипромыли этанолом. Полученные пленки поместили враствор органического вещества (1-аминопирен-дисукцинимидил суберата), молекулы которого содержат два связанных плоских ароматических пиреновых участка, которые напоминают часть графенового листа.

Энергия предельной деформации (количество энергии, которое материал может поглотить доразрушения) полученного материала достигала рекордного значения— почти 52мегаджоуля накубический метр, апредел прочности нарастяжение достигал 653мегапаскалей. Конденсатор изнового материала оказался очень гибким, идаже после дести тысяч циклов сгибания на180 градусов авторы незаметили ухудшения емкости

По материалам

naukatehnika.com

Смотреть полностью

Похожее

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Back to top button
Close
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker