グラフェンから学んだ、柔軟で耐久性のあるスレッドの作成

グラフェン自体は非常に強い材料ですが、マクロレベルでこの強度を使用するのは簡単ではありません。 グラフェンの機械的特性を材料の厚さのフレークの形で使用するオプションがあり、それを強化して「補強」の役割を果たしますが、さらに、グラフェン繊維とスレッドを作成して、頑丈な布やロープを作ることができる見込みがあります同じ導電特性。



ペンシルバニア大学と日本の信州大学の科学者は、 グラフェン酸化物の糸をケブラーに匹敵する強度にすると同時に、非常に柔軟で柔軟で、滑らかな表面と規則的な内部構造を実現しました。 このような糸は、簡単にねじれたり結び付けられたりすることがあります-これはユニークな結果です。これまでのすべての試みが、強くても硬くて脆い繊維を与えていたからです。 アニーリング後、酸化グラフェンは酸素を失い、純粋なグラフェンになりますが、フィラメントはより脆くなりますが、高い導電率を獲得します。







スレッドを作成する技術は非常に簡単です。 酸化グラフェンフレークの懸濁液をテフロンプレートに注ぎ、テフロンバーと層の厚さを指定するエッジに沿った2本のテープを使用して、均一な厚さに滑らかにします。 次に、懸濁液層が乾燥し、その場所に粘着性の薄片の薄い(2.9μm)フィルムが形成されます。 そのようなフィルムの長いストリップは、その後、100マイクロメートルから1.5ミリメートルの厚さの糸に撚られます。 この技術の重要な点は、完全に乾燥したフィルムが糸にカールするのに対し、以前の試みでは、フィルムがまだ乾燥していないときにカールが発生したことです。 実際には、張力なしで乾燥したフィルムには、ねじれた後の糸の太さに残る多くの小さなしわがあり、糸を弾力性にする「バネ」の役割を果たす。







初期のグラフェン懸濁液にさまざまな添加剤を追加することができます。これにより、フィラメントの特性が変化します。たとえば、フィラメントを柔らかく柔軟にするナイロン繊維、またはフィラメントの導電率を大幅に高める銀ナノワイヤです。 高温でアニールした後、そのような銀合金化グラフェンフィラメントの導電率は銅線の導電率に匹敵し、フィラメントのみがはるかに軽くて強いです。



得られたフィラメントの技術と特性を説明する記事が、ACSNanoマガジンの5月号に掲載されました。






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