Un team di ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute ha sviluppato una nuova tecnica assistita da microfluidica per lo sviluppo di fibre di grafene macroscopiche ad alte prestazioni. fibra di grafene, un membro recentemente scoperto della famiglia delle fibre di carbonio, ha potenziali applicazioni in diverse aree tecnologiche, dallo stoccaggio di energia, elettronica e ottica, elettromagnetismo, conduttore termico e gestione termica, alle applicazioni strutturali.

I loro risultati sono pubblicati in un nuovo numero di Nanotecnologia della natura . Storicamente è stato difficile ottimizzare contemporaneamente le proprietà termiche/elettriche e meccaniche delle fibre di grafene. Però, il team Rensselaer ha dimostrato di saper fare entrambe le cose.

Le fibre di grafene macroscopiche possono essere prodotte mediante assemblaggio abilitato alla fluidica da fogli di ossido di grafene 2-D dispersi in soluzioni acquose che formano cristalli liquidi liotropici. Forti confinamenti di forma e dimensione sono dimostrati per un controllo preciso dell'allineamento e dell'orientamento del foglio di grafene, fondamentale per realizzare fibre di grafene ad alta termica, elettrico, e proprietà meccaniche. Questo metodo di assemblaggio abilitato per la microfluidica offre anche la flessibilità di adattare le microstrutture delle fibre di grafene controllando i modelli di flusso.

"Il controllo di diversi modelli di flusso offre un'opportunità e una flessibilità uniche nella personalizzazione delle strutture macroscopiche di grafene da fibre e tubi di grafene perfettamente allineati all'architettura aperta 3D con disposizione dei fogli di grafene allineati verticalmente, " ha detto Jie Lian, un professore nel dipartimento di meccanica di Rensselaer, Aerospaziale, e Nuclear Engineering (MANE) e l'autore principale dell'articolo.

L'ultimo articolo si basa sul lavoro del gruppo di Lian che è stato precedentemente pubblicato su Science nel 2015. Questo lavoro, sponsorizzato dalla National Science Foundation, è una collaborazione con altri ricercatori MANE, tra cui la professoressa associata Lucy Zhang e la professoressa Suvranu De, chi dirige il dipartimento.

"Questa ricerca apre la strada a nuove scienze per ottimizzare l'assemblaggio e la microstruttura delle fibre per sviluppare fibre di grafene ad alte prestazioni, " ha detto Lian. "Questo approccio potrebbe essere esteso ad altri materiali per produrre strutture gerarchiche per diverse applicazioni funzionali".