Новый метод связывания графеновых нанослоев для получения более прочных и эластичных пленок

Важные новости

Новый метод связывает графен нанослои для более прочных и эластичных пленок» /></p>
<p> Фото: <i>Angewandte Chemie International Edition</i> (2024). DOI: 10.1002/anie.202404481 </p>
<p>Слои атомов углерода в сотовой матрице представляют собой настоящий суперматериал: их необычайно высокая проводимость и благоприятные механические свойства могут способствовать развитию гибкой электроники, новых батарей и инновационных композитных материалов для аэронавтики и космоса. полет. Однако разработка эластичных и прочных пленок остается сложной задачей.</p>
<p>В журнале <i>Angewandte Chemie</i>, исследовательская группа, теперь представила метод преодоления этого препятствия: они соединили нанослои графена с помощью «расширяемых» мостиков.</p>
<p>Особые возможности микроскопических нанослоев графена часто ослабевают, когда слои собираются в фольгу, поскольку они удерживаются вместе только за счет относительно слабых взаимодействий – в первую очередь водородных связей.</p>
<p>Подходы, пытающиеся улучшить механические свойства графеновой фольги за счет введения более сильных взаимодействий, оказались успешными лишь частично, оставляя особые возможности для улучшения растяжимости и прочности материалов.</p>
<p>Команда под руководством Сюйчжоу Яна из Шанхая Университет Цзяо Тонг (Китай) применил новый подход: они сшили нанослои графена с помощью механически связанных молекул, строительные блоки которых не связаны химически, а скорее неразрывно пространственно переплетены. В качестве связующего звена исследователи решили использовать ротаксаны.</p>
<p>Ротаксан представляет собой «колесо» (большую молекулу в форме кольца), которое «нанизано» на «ось» (молекулярную цепь). Громоздкие группы закрывают оси, чтобы колеса не соскользнули с резьбы. Команда построила свою ось с заряженной группой (аммоний), которая удерживает колесо в определенном положении.</p>
<p>Молекулярный «якорь» (группа ОН) был прикреплен как к оси, так и к колесу с помощью линкера. Графен был окислен с образованием оксида графена, который образует множество кислородсодержащих групп по обе стороны графенового слоя. К ним относятся карбоксильные группы, которые могут связываться с ОН-группами (этерификация). Эта реакция позволяет колесу и оси сшить слои, после чего оксид графена снова восстанавливается до графена.</p>
<p>Когда эти пленки растягиваются или сгибаются, необходимо преодолеть силы притяжения между колесом и аммониевой группой на оси, что увеличивает прочность на разрыв. Повышенное напряжение в конечном итоге приводит к тому, что ось протягивается сквозь колесо до тех пор, пока она не «упирается» в торцевую крышку. Это движение удлиняет ротаксановые мостики, позволяя слоям скользить друг по другу, что значительно увеличивает растяжимость пленки.</p>
<p>Гибкие электроды, изготовленные из этой графен-ротаксановой фольги, можно растягивать до 20% или многократно сгибался, не повреждаясь. Они также сохранили свою высокую электропроводность. Только растяжение более чем на 23% привело к разрушению.</p>
<p>Новые фольги были значительно прочнее фольг без ротаксанов (247,3 против 74,8 МПа), а также более эластичными (23,6 против 10,2%) и более жесткими. (23,9 против 4,0 МДж/м3). Команда также создала простой «захватывающий инструмент» с механическими соединениями, которые были оснащены новыми крыльями и приводились в действие с их помощью.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Чунью Ван и др. al, Растягивающаяся и прочная графеновая пленка, созданная с помощью механической связи, <i>Angewandte Chemie International Edition</i> (2024). DOI: 10.1002/anie.202404481 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Angewandte Chemie International Edition, Angewandte Chemie </p>
<p> Предоставлено Wiley </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости