Ученые делают сильные, супержесткие углеродные листы при низкой температуре: свойства материала превышают те из соединений углеволокна, используемых в корпусах самолета, спортивном инвентаре

Команда сделала страницы, химически сшив совместно пластинки graphitic углерода, что подобен графиту, отысканному в мягком лидерстве простым карандашом. Процесс фальсификации стал причиной материалу, механические особенности которого превышают те из соединений углеволокна, каковые на данный момент употребляются в разнообразных коммерческих продуктах.«Эти страницы имели возможность бы в конечном итоге заменить дорогие соединения углеволокна, каковые употребляются для всего от автомобиля и корпусов самолёта до лезвий ветряной спортивного инвентаря и мельницы», сообщили врач Рэй Богмен, Роберт А. Уэлч Выдающийся Стул в Химии в UT директор и Даллас Университета NanoTech Алана Г. Макдиармида. Богмен – соответствующий создатель статьи, обрисовывающей материал, изданный онлайн на этой неделе на Слушаниях Национальной академии наук.

Сегодняшние соединения углеволокна дорогие частично, по причине того, что углеволокна произведены при очень больших температурах, каковые смогут превышать 2 500 градусов Цельсия (примерно 4 500 градусов по Фаренгейту).«Наоборот, отечественный процесс может применять графит, что дешево вырыт от почвы и обработан при температурах ниже 45 градусов Цельсия (113 градусов по Фаренгейту)», сообщил врач Цюньфэн Чэн, учитель химии в Бэйханском соответствующем авторе и университете. «Преимущества этих страниц во всем матче направлений в самолете то из согнутых соединений углеволокна, и они смогут поглотить намного более высокую механическую энергию прежде, чем потерпеть неудачу, чем соединения углеволокна».Графит складывается из пластинок, составленных из сложенных слоев графена.

Графен – легко единственный слой атомов углерода, устроенных в примере, что похож на забор петли проволочной сетки, где любой шестиугольник в петле организован шестью атомами углерода.«Тогда как ученые смогут непрерывно делать громадные страницы графена высокотемпературной обработкой и продемонстрировали эти страницы, дабы иметь превосходную силу, это нереально сделать массивные пластины графита, легко складывая графеновые страницы громадной площади», сообщил Ченг. «Необходимо было бы сложить примерно 150 000 графеновых страниц, дабы сделать листовое наличие графита о толщине людских волос».Исследователи нашли воодушевление в естественном перламутре, кроме этого известном как перламутровое, что дает некоторым морским ракушкам их силу и крутизну.

Перламутр складывается из параллельных пластинок, каковые связаны узкими слоями органического материала, аналогичного методу, которым кирпичи в стенке скрепляются минометом.«Вместо того, дабы механически сложить графеновые страницы громадной площади, мы окисляем пластинки графита размера микрона так, дабы они могли быть рассеяны в воде, и после этого фильтровать эту дисперсию, дабы недорого сделать страницы ориентированной какое количество окиси», сообщил Богмен. «Данный процесс сродни делающим руку листкам бумаги, фильтруя жидкий раствор волокон.«На данном этапе страницы не сильны и не твёрды, означая, что они не смогут поглотить большое количество энергии перед разрыванием», сообщил он. «Уловка, которую мы используем, обязана сшить совместно пластинки в этих страницах, применяющих последовательно пропитанные затыкающие агенты, каковые связывают пластинки граничения перекрывания и преобразовывают окисленную графеновую окись в графен.

Ключ к этому прогрессу – то, что отечественные затыкающие агенты раздельно действуют через формирование ковалентных химических связей и связей Ван-дер-Ваальса».Страницы, каковые включили затыкающие агенты, были в 4.5 раза более сильными и в 7.9 раз более твёрдыми, чем страницы без агента, сообщил врач философии Бэйханского университета студент Сыцзе Вань, что есть ведущим автором статьи в издании. «В отличие от соединений углеволокна, не нужна никакая матрица полимера», сообщил он.«Тогда как страницы дорогих соединений углеволокна смогут обеспечить подобную силу во всех направлениях листового самолета, энергия, которую они смогут поглотить, перед тем как перелом будет примерно одной третью тот из отечественных последовательно соединенных графеновых страниц», сообщил Вань. «Потому, что отечественные страницы изготовлены при низких температурах, они – дешевизна. В дополнение к показу высокой листовой силы, сопротивления и крутизны усталости, они имеют высокую электрическую проводимость и в состоянии оградить против электромагнитной радиации.

Эти особенности делают эти последовательно соединенные графеновые страницы достаточно привлекательными для вероятных будущих заявлений».Другие члены команды от Университета NanoTech в UT Даллас: врач Али Алиев, и врач Шаоли Фан, оба учителя изучения; и врач Цзюкэ Му, co-first создатель изучения и постдокторский исследователь.Дополнительные члены Бэйханского университета: врач Лэй Цзян, академик китайской Академии наук и зарубежный член американской Национальной Академии Разработки; и Юкэн Ли, студент бакалавриата, что есть кроме этого co-first автором изучения. Врач Николас Котов, доктор наук Джозефа Б. и Флоренс В. Седжки Химического машиностроения в Мичиганском университете в Анн-Арборе, кроме этого содействовал.

Помощь американских исследователей была из Офиса ВВС Научного изучения и Национального научного фонда.

Зов тайги