Naukowcy z Rice University kontynuują pracę z 3D Graphene Foam

Ta technika jest kontynuacją innowacyjnej pracy uniwersytetu z 2014 roku, która zaowocowała pierwszą produkcją grafenu indukowanego laserem lub LIG, który można wykonać w temperaturze pokojowej w makroskali. Laser służy do ogrzewania arkuszy niedrogiego plastiku poliimidowego - pali się w połowie, zamieniając wierzchnią warstwę w płatki połączonego węgla 2D, które pozostają przyczepione do dolnej połowy.

Według Jamesa chemik w Rice, podczas gdy zespół był w stanie stworzyć LIG na żywności i drewnie, obiekty 3D wykonane z czystego grafenu nie były wtedy praktyczne.

"Teraz zbudowaliśmy prototypową maszynę, która pozwala nam tworzyć grafen piana do obiektów 3D dzięki zautomatyzowanemu kolejnemu nakładaniu warstw i ekspozycji laserowej. To naprawdę wprowadza grafen do trzeciego wymiaru bez pieców lub potrzeby stosowania metalowych katalizatorów, a nasz proces jest łatwo skalowany "- wyjaśnił Tour.

Naukowcy opublikowali niedawno artykuł na temat swojej pracy, zatytułowany" Produkcja przedmiotów laminowanych ". 3D-Printed Laser-Induced Graphene Foams "w czasopiśmie Advanced Materials. Badania zostały poparte przez Wietnamską Fundację Edukacyjną i Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.

Streszczenie brzmi: "Grafen wywołany laserem (LIG), struktura grafenowa syntetyzowana w procesie jednoetapowym za pomocą lasera Okazało się, że obróbka komercyjnej folii poliimidowej (PI) w otaczającej atmosferze jest wszechstronnym materiałem do zastosowań, od magazynowania energii po uzdatnianie wody. Jednak opracowany proces wytwarza tylko produkt 2D na substracie PI. Tutaj proces drukowania piany 3D LIG jest opracowywany na podstawie laminowanego wytwarzania obiektów, szeroko stosowanej techniki wytwarzania dodatków. Opracowano i pokazano tutaj proces subtraktywnego frezowania laserowego w celu uzyskania dalszych udoskonaleń struktur 3D. Łącząc obie techniki, drukowane są różne obiekty grafenu 3D. Pianki LIG wykazują dobrą przewodność elektryczną i wytrzymałość mechaniczną, a także żywotność w różnych zasobnikach energii i elastyczne elektroniczne czujniki. "

Dolna warstwa LIG pozostaje przyczepiona do podstawy poliimidowej, podczas gdy inna warstwa jest pokryta glikol etylenowy i umieszczany zakryty na pierwszej warstwie. Następnie wierzch poliamidu spala się do grafenu, a proces powtarza się aż do utworzenia bloku 3D. Spoiwo z glikolu etylenowego odparowuje się na gorącej płycie, podczas gdy pozostały poliimid zostaje usunięty w piecu,który pozostawia gąbczasty, nietknięty blok węglowy.

Tour powiedział: "Jest to doskonała wydajność w tych kondensatorach litowo-jonowych nowej generacji, które wychwytują najlepsze właściwości akumulatorów litowo-jonowych i hybryd kondensatorów." < / p>

W celu wytworzenia mocniejszego materiału przewodzącego, który był nadal elastyczny, bez zmiany kształtu oryginalnej pianki, naukowcy napełnili blok 3D LIG ciekłym polidimetylosiloksanem przez pory o 20 do 30 nanometrów. Korzystając z tego materiału, udało im się z powodzeniem stworzyć elastyczny czujnik, który mógłby dokładnie zarejestrować puls wolontariusza z jego nadgarstka. Ponadto zespół wyjaśnił, że gdyby byli w stanie skalibrować urządzenie jeszcze bardziej, byłby w stanie go użyć do "wyodrębnienia ciśnienia krwi z fali tętna".

Współautorami publikacji są: uczeń Rice'a Duy Xuan Luong, absolwent Rice Ajay K. Subramanian; Studentka absolwentów Rice Gladys A. Lopez Silva; były badacz postdoc Jongwon Yoon; Studentka ryżu, Savannah Cofer; Studenci z plemienia Rice, Kaichun Yang, Peter Samora Owuor, Tuo Wang i Zhe Wang; Jun Lou, profesor nauk materiałowych i nanotechnologii; przewodniczący Departamentu Materiałoznawstwa i Nanonauki Rice'a, Benjamin M. i Mary Greenwood Anderson profesor inżynierii i profesor chemii Pulickel M. Ajayan; i Tour.