Физики «скомкали» графен, чтобы сделать его суперводооталкивающим

Фото: Hurt and Wong Labs / Brown Unviversity

В новой работе исследователи покрывали лист графена морщинками и складками, а затем измеряли изменение некоторых свойств материала. Оказалось, что правильно «смятый» лист графена может становиться суперводоотталкивающим или улучшать свои электрохимические показатели.

Исследование американских ученых опубликовано в статье в журнале Advanced Materials.

Для того чтобы получить складчатые и шероховатые структуры из слоев графена, в работе использовались полимерные мембраны, сжимающиеся при нагревании. Нанося несколько слоев графена на такую мембрану, а затем нагревая образец, авторам работы удавалось «скомкать» графеновые пленки на молекулярном уровне. После одного этапа сжатия полимерную подложку растворяли и повторяли операцию с тем же графеновым образцом, усиливая степень сжатия. Если при нагревании противоположные концы полимера фиксировались, то он стягивался только в одном направлении, формируя параллельные складки на поверхности графена. В противном случае рельеф формировался хаотически. Чередуя два способа «сжатия» материала в разной последовательности, ученые получили целую серию по-разному сложенных слоев наноматериала.

Ученые отмечают, что при помощи описанной методики лист графена можно сжать до одной сороковой изначального размера. Результаты микроскопического анализа показали, что последовательность чередования типов сжатия отражалась на свойствах конечных наноструктур. К примеру, всего три последовательных сжатия в хаотическом порядке придавали материалу суперводоотталкивающие свойства. В какое бы место «скомканного» графена ни попала капля воды, слишком большой угол наклона препятствовал возникновению достаточных сил поверхностного натяжения для ее закрепления. Напротив, последовательное добавление складок на поверхности графена в одном направлении делало его до 400% более эффективным, чем плоский слой, при использовании в качестве электрода.

Авторы работы считают, что подобные структуры в целом могут получить широкое применение в разных областях науки. В будущем ученые планируют провести подобные эксперименты с другими двумерными наноматериалами — к примеру, борофеном, об открытии которого «Чердак» писал ранее.
Теги:

Читать еще на Чердаке: