Difficile, La schiuma ultraleggera di fogli dello spessore di un atomo può essere realizzata in qualsiasi dimensione e forma attraverso un processo chimico inventato alla Rice University.

Nelle immagini microscopiche, la schiuma soprannominata "GO-0.5BN" sembra un edificio in nanoscala, con pavimenti e pareti che si rinforzano a vicenda. La struttura è costituita da una coppia di materiali bidimensionali:pavimenti e pareti di ossido di grafene che si autoassemblano con l'ausilio di piastrine esagonali di nitruro di boro.

I ricercatori affermano che la schiuma potrebbe trovare impiego in componenti strutturali, come supercondensatore e elettrodi di batteria e per l'assorbimento di gas, tra le altre applicazioni.

La ricerca di una collaborazione internazionale guidata dal laboratorio Rice dello scienziato dei materiali Pulickel Ajayan è dettagliata oggi nella rivista online Comunicazioni sulla natura .

L'ossido di grafene (GO) è una variante del grafene, il reticolo esagonale di atomi di carbonio noto per la sua forza e conduttività superiori. Può essere prodotto alla rinfusa esfoliando chimicamente la grafite ossidata. Il nitruro di boro esagonale (h-BN) assomiglia a GO, con lo stesso array di atomi "a filo di pollo". Un isolante noto come "grafene bianco, " h-BN ha la capacità di formare interfacce senza soluzione di continuità con il grafene che ha portato alla creazione di interessanti materiali ibridi alla Rice e altrove.

Soumya Vinod, lo studente laureato Rice che ha co-diretto il progetto, ha detto che lei e i suoi colleghi si aspettavano che l'aggiunta di h-BN all'ossido di grafene avrebbe indurito la schiuma risultante, ma "l'ordinato, struttura a strati non era del tutto prevista."

"Una volta osservata la struttura, sapevamo che era molto diverso dalle altre schiume nanoingegnerizzate riportate e che poteva portare a proprietà molto interessanti, " lei disse.

Queste proprietà includono la capacità di gestire una grande quantità di sforzi e di tornare comunque alla sua forma nativa. Questo è notevole, Vinod ha detto, per un materiale così leggero che un alito vagante in laboratorio farebbe volare i piccoli campioni.

Entrambi i componenti del nuovo materiale iniziano come economici, polveri abbondanti. Strati spessi atomici di ossido di grafene e h-BN vengono esfoliati chimicamente dalle polveri, miscelato nella giusta proporzione con alcuni catalizzatori chimici e liofilizzato. La schiuma risultante assume la forma del contenitore ed è 400 volte meno densa della grafite.

Per il test, Vinod e i suoi colleghi hanno prodotto schiume di ossido di grafene puro e schiume con h-BN al 25 e 50 percento in peso. La versione 50 percento h-BN è risultata essere la più meccanicamente stabile, anche se si aspetta di ottimizzare il mix e aumentare le dimensioni con ulteriori sperimentazioni. "Abbiamo scoperto che una maggiore concentrazione di h-BN porta a una bassa integrità strutturale, ma dobbiamo ancora ottimizzare la giusta quantità, " lei disse.

Uno sguardo ravvicinato alla schiuma ha rivelato i pavimenti come fogli autoassemblati di fiocchi GO sovrapposti. Le piastrine reticolanti di h-BN sono state distribuite uniformemente in tutto il materiale e hanno tenuto insieme i fogli.

Campioni delle dimensioni di una gomma da matita sono stati compressi con uno o due centesimi per vedere come si sarebbero ripresi.

Le piastrine h-BN si collegano all'ossido di grafene e assorbono lo stress da compressione e stiramento, prevenendo lo sgretolamento dei pavimenti GO e migliorando notevolmente la stabilità termica del materiale, ha detto Vinod. Le piastrine hanno anche impedito la propagazione di crepe che hanno distrutto i campioni con meno o nessun h-BN.