グラフェンに新しい生命を与える厄介な折り目？

牛の材料メモ：[ブラウン大学]一枚の紙をくしゃくしゃにします。おそらくゴミ箱に捨てられる運命にあります。しかし、新しい研究によると、ナノ材料であるグラフェンを繰り返し練ることで、その特性の一部を向上させることができます。場合によっては、しわでさえ良いです。

ブラウン大学の工学研究によると、グラフェンは複数回折りたたんだ後の疎水性を大幅に改善しました。これは、きれいな表面を作るときに役立つ特性です。折りたたまれたグラフェンは、電気化学的特性も強化されており、バッテリーや燃料電池の電極にとってより有利な場合があります。

結果は、ジャーナルAdvancedMaterialsに掲載されました。

【折りたたみ時間】

ブラウン大学の工学研究者：RobertHurtとIanWongは、これまでの2つの研究がこの研究の良い基盤を築きました。チームは以前、グラフェンに折り目を導入することで、細胞の成長に使用される基質を体内のより複雑な環境に変えることができると述べました。この最新の結果について、ポスドク研究チームのリーダーであるPo-YenChen教授は、折り目を組み合わせた複雑な構造を構築したいと述べました。 「より高い階層を作成する可能性があるかどうかを確認したかった」とChenjiaoshou氏は述べた。

これを行うために、研究者は酸化グラフェンを収縮膜に堆積させました。これは、加熱すると高分子膜を使用して収縮する特性です。フィルムが収縮すると、上部のグラフェンが圧縮され、折りたたまれます。どのような折り畳み構造が生成されるかを確認するために、研究者たちは同じグラフェンの圧縮を繰り返しました。最初の収縮後、膜は溶解し、グラフェンは別の新しい膜に配置されて続行されます。

いくつかの連続した収縮で、研究者はいくつかの異なる構成をテストしました。たとえば、フィルムの反対側の端を保持して、単一の軸に沿ってのみ収縮できる場合があります。固定フィルムによって生成された周期的なグラフェン層、基本的に平行な折り目はその表面に広がります。クランプされていないフィルムは、XY方向の2次元で収縮し、ランダムでしわの寄ったグラフェン表面になります。

チームはまた、いくつかの連続したテストをテストするために異なる収縮パターンを使用しました。たとえば、最初にフィルムをクランプし、次にクランプせずに、最後にクランプすることによって、同じグラフェンを収縮させる場合があります。または、クランプされていない、クランプされている、クランプされていないままにしておきます。また、異なる収縮構成間でグラフェンを回転させ、元の方向に垂直にすることもあります。

チームは、この継続的な収縮によってグラフェンシートが大幅に圧縮され、元のサイズの40分の1に縮小される可能性があることを発見しました。彼らはまた、この方法は表面に沿って興味深いパターンを作成できると述べました。たとえば、折り目を互いに重ねることができます。

深く進むと、取り残された元の小さな波形構造を含む大きな波形構造が表示されます、とブラウン大学工学部の教授であり、論文のニュースレターの著者の1人であるRobertHurt氏は述べています。 「」

この収縮は、最初にクランプされ、解放され、次にクランプされます。もう1つは、クリップ、クリップ、リリースではありません。 2つは明らかに異なって見えます。別の論文の著者である王教授は、操作の順序が最終的な構造を決定すると述べた。 「これは、2×3を掛けることが3×2に相当するようなものではありません。素材には「メモリ」があり、異なる収縮シーケンスを使用すると異なる結果が得られます。」

研究者たちは、さまざまな収縮構成から導き出された構造分類を思いついた。次に、いくつかの構造をテストして、グラフェン層の特性がどのように変化したかを確認しました。

【強化された特性】

研究者たちは、しわくちゃのグラフェン表面が超疎水性になり、表面に付着するのを防ぐことを発見しました。水が疎水性の表面に接触すると、水滴が形成されて滑ります（これらのビーズと表面の接触角が160度を超えると、つまり、材料に触れることができる水ビーズが非常に少ない場合）、材料は次のように見なされます。超疎水性）。研究者たちは、3つの緩い収縮折り目から超疎水性グラフェンを作ることができることを発見しました。

チームはまた、折り目がグラフェンの電気化学的特性を高めることができることを発見しました。これは、次世代のエネルギー貯蔵および生産装置に有益です。研究によると、平らなグラフェン層と比較して、折りたたまれたグラフェン層をバッテリー電極として使用すると、電気化学的電流密度が400％増加することが示されています。電流密度の増加により、より効率的なバッテリーが作成されます。

「新しい材料は必要ありません」とChenjiaoshouは言います。 「グラフェンにしわを寄せるだけです。」 「」

バッテリーと防水コーティングに加えて、このグラフェンの圧縮方法は、ユークスのストレッチ電子デバイスであるウェアラブルセンサーにも適している可能性があります。

このグループは、さまざまな製造方法を使用して、グラフェンやその他のナノ材料上に構造を作り続けることを計画しています。

グラフェンだけでなく、いくつかの興味深い特性を持つ多くの新しい二次元ナノ材料があります、と王は言いました。 「したがって、他の材料や複合材料も、予期しない機能を持つ特別な構造を形成する可能性があります。」

この研究は、ブラウン大学のシード基金によって支援されました。 Chenbaoyanは、Hibbit Engineering FellowsProgramによって後援されています。優秀なポスドク研究員をサポートし、独立した会社の設立にスムーズに移行できるようにしています。 Jaskiranjit Sodhi、Yang Qiu、Thomas M. Valentin、RubenSpitz Steinberg、Dr。ZongyingWangがこの論文の共著者です。

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