La struttura della schiuma 3DGraphene. (A) Schema della formazione e della struttura della schiuma 3DGraphene bulk. La densità spaziale degli atomi di ossigeno principalmente ai bordi nello schema è stata regolata per chiarezza ma non ha rappresentato il suo rapporto effettivo nel materiale. (B) Immagine di microscopia elettronica a scansione in sezione trasversale (SEM) della schiuma 3DGraphene (lungo la direzione assiale) con una struttura omogenea e altamente porosa. (C) SEM ingrandito della schiuma 3DGraphene. Riquadro:ingrandimento dell'area selezionata che dimostra che i fogli di grafene sono reticolati chimicamente insieme al nodo della cella (con configurazione quasi esagonale). Barre della scala, 200 micron (B), 50 micron (C), e 10 μm [riquadro di (C)]. Credito: Progressi scientifici (2019). DOI:10.1126/sciadv.aav2589
Un team di ricercatori con membri della Nankai University in Cina e della Rice University negli Stati Uniti ha sviluppato un tipo di schiuma che mantiene la sua morbidezza se esposta a temperature estremamente fredde. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo descrive come hanno fatto la loro schiuma, come si è comportato in diverse condizioni di temperatura e possibili usi per esso.
I ricercatori osservano che quasi tutti i materiali diventano più fragili e rigidi se esposti a temperature molto fredde, spesso portando alla perdita di forza. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di trovare un materiale che sarebbe tornato indietro dopo essere stato schiacciato durante l'esposizione a temperature estreme. A quello scopo, hanno guardato al grafene come una possibile soluzione. Ricerche precedenti hanno dimostrato che i fogli di grafene rimangono flessibili e resistenti allo strappo in una gamma molto ampia di temperature.
Per creare il loro materiale, i ricercatori hanno ottenuto piccoli fogli di grafene e poi li hanno tagliati in forme molto piccole, che hanno collegato insieme usando atomi di ossigeno in un modo che assomigliava a una maglia. Ricerche precedenti avevano anche dimostrato che il grafene legato all'ossigeno rimane saldamente connesso in caso di variazioni di temperatura estreme. Il prodotto risultante sembrava un piccolo, spugna scura.
I ricercatori hanno testato la loro schiuma esponendola a temperature sia molto alte che basse e quindi comprimendola più volte utilizzando un dispositivo di compressione che hanno costruito. Riferiscono che la loro schiuma si è comportata allo stesso modo a -269,15 gradi C come a temperatura ambiente. Dopo la compressione ad appena un decimo della sua dimensione originale, è tornato quasi alla sua forma originale. Riferiscono anche che la schiuma ha funzionato bene alle alte temperature. Quando riscaldato a 1000 gradi C si è comportato bene nei test di compressione come a temperatura ambiente.
I ricercatori suggeriscono che la loro schiuma dimostra che l'uso di materiali supersottili come il grafene può dare origine a una schiuma con una proprietà unica:affermano che questo potrebbe essere il caso anche di altri materiali, come quelli realizzati con semiconduttori 2-D o composti inorganici. Notano anche che la loro schiuma potrebbe rivelarsi utile per creare materiali da utilizzare nello spazio.
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