Un pezzo di schiuma di grafene conduttiva rinforzata da nanotubi di carbonio può supportare più di 3, 000 volte il proprio peso e torna facilmente alla sua altezza originale, secondo gli scienziati della Rice University.

Meglio ancora, può essere realizzato in qualsiasi forma e dimensione, hanno riferito, dimostrando un pezzo a forma di vite della schiuma altamente conduttiva.

Il laboratorio Rice del chimico James Tour ha testato il suo nuovo "grafene per armature" come un materiale altamente poroso, elettrodo conduttivo in condensatori agli ioni di litio e lo ha trovato meccanicamente e chimicamente stabile.

La ricerca appare sulla rivista American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

Il carbonio sotto forma di grafene sottile come un atomo è tra i materiali più resistenti conosciuti ed è altamente conduttivo; i nanotubi di carbonio a parete multipla sono ampiamente utilizzati come rinforzi conduttivi nei metalli, polimeri e compositi a matrice di carbonio. Il laboratorio Tour aveva già utilizzato i nanotubi per rinforzare fogli bidimensionali di grafene. L'estensione del concetto a materiali su macroscala aveva senso, Tour ha detto.

"Abbiamo sviluppato la schiuma di grafene, ma non era abbastanza difficile per il tipo di applicazioni che avevamo in mente, quindi l'utilizzo di nanotubi di carbonio per rinforzarlo è stato un passo successivo naturale, " Disse Giro.

Le strutture tridimensionali sono state create da un catalizzatore di nichel in polvere, nanotubi multiparete avvolti da tensioattivi e zucchero come fonte di carbonio. I materiali sono stati mescolati e l'acqua evaporata; i pellet risultanti sono stati pressati in uno stampo di acciaio e quindi riscaldati in un forno a deposizione chimica da vapore, che ha trasformato il carbonio disponibile in grafene. Dopo un'ulteriore elaborazione per rimuovere i resti di nichel, il risultato fu una schiuma interamente in carbonio a forma di stampo, in questo caso una vite. Tour ha detto che il metodo sarà facile da ampliare.

Le immagini al microscopio elettronico della schiuma hanno mostrato che gli strati esterni parzialmente aperti dei nanotubi si erano legati al grafene, che ne spiegava la forza e la resilienza. La schiuma di grafene prodotta senza il tondo per cemento armato potrebbe sostenere solo circa 150 volte il proprio peso pur mantenendo la capacità di tornare rapidamente alla sua piena altezza. Ma il grafene delle armature si deforma irreversibilmente di circa il 25 percento quando viene caricato con più di 8, 500 volte il suo peso.

Junwei Sha, uno studente laureato in visita alla Rice e uno studente laureato all'Università di Tianjin, Cina, è l'autore principale del documento. I coautori di Rice sono i ricercatori post-dottorato Rodrigo Salvatierra, Pei Dong e Yongsung Ji; studenti laureati Yilun Li, Tuo Wang, Chenhao Zhang e Jibo Zhang; l'ex ricercatore postdottorato Seoung-Ki Lee; Pulickel Ajayan, presidente del Dipartimento di Scienza dei Materiali e Nanoingegneria, il Benjamin M. e Mary Greenwood Anderson Professor in Ingegneria e un professore di chimica; e Jun Lou, un professore di scienza dei materiali e nanoingegneria. Naiqin Zhao, professore all'Università di Tianjin e ricercatore presso il Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, Tientsin, è anche coautore. Tour è il T.T. e W.F. Chao Chair in Chimica e professore di informatica e di scienza dei materiali e nanoingegneria alla Rice.