I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno sviluppato un processo unico in un'unica fase per ottenere una testurizzazione tridimensionale (3D) di grafene e grafite. Utilizzando un substrato polimerico a memoria di forma attivato termicamente disponibile in commercio, questa texture 3D, o "stropicciamento, " consente una maggiore superficie e apre le porte a capacità estese per l'elettronica e i biomateriali.

"Fondamentalmente, ceppi intrinseci sul grafene accartocciato potrebbero consentire la modulazione delle proprietà elettriche e ottiche del grafene, " ha spiegato SungWoo Nam, un assistente professore di scienze meccaniche e ingegneria all'Illinois. "Riteniamo che le superfici di grafene accartocciate possano essere utilizzate come elettrodi con una superficie maggiore per applicazioni di batterie e supercondensatori. Come strato di rivestimento, Le nano-topografie 3D testurizzate/stropicciate potrebbero consentire superfici onnifobe/antibatteriche per applicazioni di rivestimento avanzate".

Il grafene, un singolo strato atomico di atomi di carbonio legati da sp2, è stato un materiale di intensa ricerca e interesse negli ultimi anni. Una combinazione di eccezionali proprietà meccaniche, elevata mobilità del vettore, conduttività termica, e inerzia chimica, rendere il grafene un materiale candidato privilegiato per l'optoelettronica di prossima generazione, elettromeccanico, e applicazioni biomediche.

"In questo studio, abbiamo sviluppato un nuovo metodo per lo accartocciamento controllato di grafene e grafite tramite la deformazione contrattile indotta dal calore del substrato sottostante, " ha spiegato Michael Cai Wang, uno studente laureato e primo autore del documento, "Eterogeneo, Texture tridimensionale del grafene, " che è apparso sul giornale Nano lettere . "Mentre il grafene mostra intrinsecamente piccole increspature in condizioni ambientali, abbiamo creato texture stropicciate grandi e regolabili in modo personalizzato e scalabile."

"Come più semplice, più scalabile, e metodo spazialmente selettivo, questa testurizzazione di grafene e grafite sfrutta la trasformazione indotta termicamente dei materiali termoplastici a memoria di forma, che è stato precedentemente applicato alla fabbricazione di dispositivi microfluidici, modellazione metallica della pellicola, assemblaggio di nanofili, e applicazioni di autoassemblaggio robotico, " ha aggiunto Nam, il cui gruppo ha depositato un brevetto per la loro nuova strategia. "La natura termoplastica del substrato polimerico consente inoltre di appiattire arbitrariamente la morfologia del grafene accartocciato alla stessa temperatura elevata per il processo di accartocciamento".

"A causa del costo estremamente basso e della facilità di elaborazione del nostro approccio, crediamo che questo sarà un nuovo modo di produrre topografie su nanoscala per il grafene e molti altri materiali 2D e a film sottile".

I ricercatori stanno anche studiando le superfici strutturate del grafene per applicazioni di sensori 3D.

"La superficie migliorata consentirà interazioni ancora più sensibili e intime con i sistemi biologici, portando a dispositivi ad alta sensibilità, " Ha detto Nam.