L:Una rappresentazione artistica della doratura al grafene sulla bara centrale di Tutankhamon (fotografia originale copyright:Griffith Institute, Università di Oxford). R:L'immagine al microscopio di un cristallo di grafene è mostrata sulla foglia di palladio. Sebbene il grafene sia spesso solo un atomo, può essere osservato al microscopio elettronico a scansione. Qui, un piccolo cristallo di grafene è mostrato per osservare i suoi bordi. Il team produce foglie in cui il grafene copre completamente la superficie metallica. Credito:Istituto Griffith, università di Oxford
La doratura è il processo di rivestimento di manufatti complessi con metalli preziosi. Gli antichi egizi e i cinesi ricoprivano le loro sculture con sottili pellicole metalliche usando la doratura e queste sculture dorate hanno resistito alla corrosione, indossare, e il degrado ambientale per migliaia di anni. Le bare centrali ed esterne di Tutankhamon, ad esempio, sono dorati a foglia d'oro, come molti altri tesori antichi.
In un nuovo studio, Sameh Tawfick, un assistente professore di Scienze e Ingegneria Meccanica presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, ispirato da questo antico processo, ha aggiunto un singolo strato di atomi di carbonio, noto come grafene, in cima a foglie di metallo, raddoppiando la qualità protettiva della doratura contro l'usura.
Lo studio, "Doratura con grafene:sintesi rapida di deposizione chimica da vapore di grafene su foglie di metallo sottile, " è pubblicato sulla rivista Materiali funzionali avanzati . I ricercatori hanno rivestito sottili foglie metalliche di palladio con un singolo strato di grafene.
foglie di metallo, o pellicole, offrono molti vantaggi come materiale di rivestimento scalabile, compresa la loro disponibilità commerciale in grandi rotoli e il loro prezzo relativamente basso. Legando un singolo strato di grafene alle foglie, Tawfick e il suo team hanno dimostrato benefici inaspettati, compresa una maggiore resistenza meccanica. Il loro lavoro presenta interessanti opportunità per applicazioni di rivestimento protettivo su grandi strutture come edifici o scafi di navi, superfici metalliche dell'elettronica di consumo, e piccoli manufatti preziosi o gioielli.
"L'aggiunta di uno strato in più di atomi di grafene sul palladio lo ha reso due volte più resistente ai rientri rispetto alle sole foglie nude, " ha detto Tawfick. "È anche molto interessante dal punto di vista dei costi. La quantità di grafene necessaria per coprire le strutture dorate del Carbide &Carbon Building di Chicago, Per esempio, sarebbe la dimensione della testa di uno spillo."
Inoltre, il team ha sviluppato una nuova tecnologia per far crescere grafene di alta qualità direttamente sulla superficie di foglie di palladio sottili 150 nanometri, in soli 30 secondi. Utilizzando un processo chiamato deposizione chimica da vapore, in cui la foglia metallica viene lavorata in 1, forno a 100°C, la foglia di palladio nuda funge da catalizzatore, permettendo ai gas di reagire rapidamente.
"La deposizione chimica da vapore del grafene richiede una temperatura molto elevata, che potrebbe sciogliere le foglie o farle appallottolare mediante un processo chiamato deumidificazione allo stato solido, " disse Kaihao Zhang, dottorato di ricerca candidato in MechSE e autore principale dello studio. "Il processo che abbiamo sviluppato deposita il grafene abbastanza rapidamente da evitare la degradazione ad alta temperatura, è scalabile, e produce grafene di altissima qualità."
