Küche-Rezept für Graphen Wunder Material entwickelt

Graphen, Single-Atom-dicken Platten aus reinem Kohlenstoff, ist leichter als Stahl, aber viele Male stärker, mit besseren elektrischen Leitfähigkeit als Kupfer. Es ist auch transparent. Ein Tag Graphen könnte flexible Elektronik, Festschmierstoffe und sogar ein Weltraumlift unterstützen.

Doch bevor es dazu kommt, das Zeug muss Massenware und ein Team unter der Leitung von Jonathan Coleman, Professor für Chemische Physik am Trinity College in Dublin, in Irlands denkt haben sie fanden einen Weg, es zu tun. Sie setzten Graphit (welche Graphen abgeleitet ist) in eine Lösung und mit Rotoren bewegen bei Tausenden von Umdrehungen pro Minute gerührt – die arbeitete auch mit einem normalen Mixer. Ihre Arbeit ist in den 20 April-Ausgabe der Zeitschrift Nature Materials dargestellt.

Machen eine Menge von Graphen ist nicht einfach. Es gibt eine Reihe von Methoden, wie z. B. chemische Aufdampfen, einhergehende Kohlenstoff in einem Dunst, die auf einer Flächenheizung Siliciumcarbid (SiC) zu reinen Kohlenstoff verlassen sammelt verwandeln — Graphen – hinter oder einfach abreissen Blätter der einzelnen Kohlenstoffatome aus Blöcken von Graphit. Die letztere Methode ist die "Tesafilm"-Methode aufgerufen, weil zunächst Band eine Graphit-Block steckte und das Graphit war einfach abgezogen. [8 chemische Elemente, die, denen Sie noch nie von gehört]

Aktuelle Methoden sind jedoch teuer und schwer in industriellem Maßstab durchzuführen. Darüber hinaus zu den Wunder-Materialeigenschaften Graphen muss von hoher Qualität sein – die Kohlenstoff-Atome, die die Blätter bilden müssen in nahezu perfekter hexagonalen Muster sein.

Herstellung von Graphen

Coleman sagte sein Team von Methoden, bei denen bombardieren Graphen in flüssiger Form mit Hochfrequenz-Ton gestartet. Sie wollten das Material ohne die Ultraschall machen, vereinfachen Sie den Prozess und Energiekosten senken. Als sie versuchten, rühren die Flüssigkeit, produziert sie qualitativ hochwertige Flocken von Graphen.

"Unter dem Elektronenmikroskop es nur ein Diagramm in einem Lehrbuch aussieht,", sagte Coleman.

Das Rühren funktioniert auf zwei Arten. Zuerst die Flüssigkeit dreht sich um und es bewegt sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit im gesamten. So die Körner von Graphit mit mehr Kraft auf der einen Seite als die andere getroffen zu werden, ein Phänomen namens Scherung. Kohlenstoffatome in Graphit sind in sechseckigen Mustern wie Hähnchen Draht, in Schichten übereinander gestapelt angeordnet. Die Bindungen zwischen den Schichten sind schwächer als die Bande in ihnen, so wenn die Schläge im Wasser die Körner bricht, neigen sie dazu, in flachen Platten brechen — Graphen.

Normalerweise würden die Blätter von Graphen in Klumpen wieder zusammenkleben. Aber hier kommt das Lösungsmittel. Die Lösungsmittel verwendete gehörte N-Methyl-2-pyrrolidon, in der petrochemischen Industrie. Als die Blätter von Graphen separate klebt das Lösungsmittel an die Kohlenstoff-Atome. Das hält die Einzelblätter von Graphen trennen, mit dem Ergebnis, dass eine flüssige Lösung voller Mikrometer Größe Flocken von reinem, qualitativ hochwertige Graphen.

Was kommt als nächstes für Küche gemacht Graphen

Obwohl die Blätter klein sind, kann dieser Vorgang viele von ihnen machen. Und im Gegensatz zu anderen Verfahren zur Herstellung von Graphen, wenn einige der Kohlenstoff nicht machen der perfektes Bettwäsche, das ist OK, weil der Kohlenstoff nicht-Graphen kann herausgefiltert und durch den Prozess wieder.

Neben chemischen Lösungsmitteln funktioniert der Vorgang auch mit Tensiden in Wasser. Sogar einen Küche Mixer mit ordentlichen Spülmittel getestet.

Die Forscher gemacht bis zu 21 Gramm (etwa sieben Zehntel Unze) des Graphen mit 300 Litern (80 Gallonen) Wasser und Tenside. Das klingt nicht nach viel, aber es ist genug, um etwa 290 qm bedecken. Coleman sagte, dass er und sein Team arbeiten mit einer britischen Firma, Thomas Swan, wie diese Produktionsweise zu vermarkten.

Andere Forschungsgruppen suchen nach anderen Methoden. Ein Start-up in Philadelphia, Pennsylvania, Graphen Grenzen, bekam einen Zuschuss von $744.600 von der National Science Foundation zu chemischen Aufdampfen, nennt es einen "Roll-to-Roll"-Prozess.

Und gibt es noch Herausforderungen für die Bereitstellung der Geräte in Colemans Studie verwendet: ein kleiner Rotor in einem Mixer oder Labor Tisch bewegt sich nicht so schnell wie ein großes in einer industriellen Mehrwertsteuer. Aber die Tatsache, dass sogar ein Mixer funktioniert ein gutes Omen für die zukünftige Herstellung – es bedeutet, das Gerät sollte relativ einfach sein. Coleman stellte fest, es war etwas überrascht, dass ein Mixer genügend Energie erzeugen könnte.

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