Слабые блоки помогли укрепить «бумагу» из оксида графена

Исследователи из Северо-западного университета показали, что для получения более прочной «бумаги» из оксида графена (GO) нужно смешать твердые (крепкие) хлопья с пористыми (слабыми).

Открытие поможет повысить качество материалов из GO и пролить свет на основную проблему материаловедов – как создать наномерную архитектуру в макроскопической структуре без потери желаемых свойств, сообщает eurekalert.org. Выводы исследования опубликованы в Nature Communications.

«Если перевести на человеческий язык, сотрудничество очень важно, — сказал профессор Цзясин Хуан, руководитель проекта. – Отличные игроки могут испортить команду, если не будут работать вместе. Здесь мы добавили несколько слабых участников, укрепивших группу».

Исследование было проведено 4 командами. Помимо Хуана, в нем участвовали группы профессоров Орасио Эспиносы, СонБиня Нгуена и Тэ Хи Хана, сейчас работающего в южнокорейском Университете Ханьяна.

GO легче получить, чем графен. Ученые часто используют его как модельный материал. При удалении воды, хлопья оксида создают «бумагу», диаметром несколько дюймов и толщиной менее 40 мкм. Вместе их удерживают только межмолекулярные силы. Изучая влияние дыр на прочность хлопьев GO, ученые обнаружили, как укрепить материал.

Использовав смесь аммиака и перекиси водорода, специалисты химически вытравили отверстия в оксиде графена. Хлопья, оставленные в жидкости на 1-3 ч, были значительно слабее необработанных аналогов. После 5 ч в растворе их нельзя было измерять из-за хрупкости. Неожиданно команда обнаружила, что бумага из рыхлых хлопьев оказалась прочнее, чем из твердых. При использовании сырья, 1 ч вымачиваемого в растворе, продукт всего на 10% уступал контрольному. При добавлении 10% и 25% пористых структур к твердым, прочность бумаги увеличилась на 95% и 70% соответственно.

Результаты можно прямо применять к другим двумерным материалам. По словам Хуана, они помогут создать более качественные продукты из оксида графена. На следующих этапах специалист планирует протестировать подход на волокнах GO.