Semuanya dimulai pada tahun 1931, lebih dari 80 tahun yang lalu, ketika Samuel Stevens Koestler menemukan aerogel - bahan paling ringan pada saat itu, yang sekaligus sangat tahan lama.

Ketenangan tetap ada selama 80 tahun, hingga tahun 2011, ketika material mikrolattice graphene menjadi material paling ringan. Kepadatannya hanya 0,9 mg per 1 cm kubik dan 4 kali lebih kecil dari aerogel. Sejak saat itu dimulai terobosan nyata dalam penelitian dan penemuan bahan ultra-ringan.

Dalam waktu kurang dari satu tahun, para ilmuwan berhasil menemukan aerographite dan membuatnya 4 kali lebih ringan dari graphene. Massa jenis aerografit adalah 0,18 mg/cm3.

Tantangannya telah diterima dan hasilnya sudah terlihat: para ilmuwan Tiongkok mencoba menjadikannya sesuatu yang universal bahan ringan dan hasilnya adalah aerogel berbahan dasar graphene dengan indikatornya berat jenis 0,16mg/cm3. Untuk memperjelas jenis material ringan yang kita hadapi, mari kita bandingkan dengan udara - itu 6,5 kali lebih ringan dari udara.

Terdiri dari apa aerogel berbahan dasar graphene ini? Ini adalah bahan berpori berbahan dasar karbon (carbon), yang mengalami pengeringan beku. Nama resmi bahan terbuka “graphene-aerogel”.

Sifat unik material:

• koefisien elastisitas yang tinggi;
• konduktivitas listrik;
• koefisien adsorpsi - 900.

Artinya lebih ringan dari udara (ya, bisa terbang dan perlu diikat seperti itu balon) dan memiliki struktur berpori itu dapat menyerap suatu zat yang beratnya 900 kali beratnya sendiri. Ide-ide untuk menggunakan “graphene-aerogel” telah muncul sebagai pendaur ulang minyak yang tumpah di laut dan samudera. Khususnya, graphene dan minyak yang dikumpulkan dapat digunakan kembali setelah perakitan.

Konduktivitas listrik bahan kemungkinan besar akan menarik bagi produsen elektronik dan teknologi seluler, dimana bobot perangkat terkadang memainkan peran yang sangat penting.

Ini ditemukan oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh profesor Tiongkok Gao Chao dari Universitas Zhejiang dan menciptakan sensasi di dalamnya dunia ilmiah. Graphene, bahan yang sangat ringan, banyak digunakan dalam nanoteknologi modern. Dan para ilmuwan berhasil memperoleh bahan berpori darinya - yang paling ringan di dunia.

Aerogel Graphene dibuat dengan cara yang sama seperti aerogel lainnya - dengan pengeringan sublimasi. Spons berpori yang terbuat dari bahan karbon-graphene hampir sepenuhnya meniru bentuk apa pun, yang berarti jumlah aerogel hanya bergantung pada volume wadah.

Oleh sifat kimia aerogel mempunyai massa jenis yang lebih rendah dibandingkan hidrogen dan helium. Para ilmuwan telah memastikan kekuatan dan elastisitasnya yang tinggi. Dan ini terlepas dari fakta bahwa graphene aerogel menyerap dan mempertahankan volume bahan organik hampir 900 kali massanya! 1 gram aerogel secara harfiah dapat menyerap 68,8 gram zat apa pun yang tidak larut dalam air dalam satu detik. Ini luar biasa dan mungkin dalam waktu dekat semua bar di poeli.ru dan semua hotel akan menggunakan bahan ini untuk beberapa tujuan mereka sendiri guna menarik pengunjung.

Properti lain dari material baru ini sangat menarik bagi komunitas lingkungan - kemampuan spons graphene untuk menyerap zat organik, yang akan membantu menghilangkan konsekuensi dari kecelakaan akibat ulah manusia.

Sifat potensial graphene sebagai katalis reaksi kimia, dimaksudkan untuk digunakan dalam sistem penyimpanan dan dalam pembuatan material komposit kompleks.

Pencetakan 3D dengan graphene aerogel

• pencetak 3D,
• Ilmu pengetahuan populer *

Artikel ini adalah terjemahan dari “Sekarang Anda dapat mencetak 3D salah satu bahan paling ringan di dunia” dari situs qz.com, dan saya menambahkan sedikit artikel saya sendiri.

Kini, para ilmuwan dari State University of New York (SUNY) dan Kansas State University telah mempublikasikan di jurnal Small tentang metode pencetakan 3D dengan graphene aerogel. Teknologi ini menyederhanakan pencetakan produk dari bahan ini dan memperluas cakupan penerapannya.

Graphene adalah lapisan atom karbon setebal satu atom. Ini pertama kali diterima pada tahun 2004. Dan sejak itu disebut-sebut sebagai bahan yang luar biasa karena kekuatan, keuletan, dan konduktivitasnya. Aerogel pada dasarnya adalah gel biasa yang airnya diganti dengan udara. Graphene aerogel terkenal dengan kompresibilitasnya yang tinggi (sehingga mampu bertahan tekanan darah tinggi tanpa runtuh) dan konduktivitas tinggi. Struktur bahan yang memberikan kualitas ini membuatnya sulit digunakan dalam pencetakan 3D. Biasanya, untuk pencetakan 3D aerogel, bahan dasarnya dicampur dengan bahan lain seperti polimer. Setelah memberikan struktur, polimer dihilangkan proses kimia(pelarut, dll). Metode ini tidak cocok untuk memproduksi produk dari graphene aerogel karena akan menghancurkan struktur graphene.

Para ilmuwan dari SUNY Buffalo dan Kansas State University telah menemukan solusi untuk masalah ini. Mereka mencampurkan graphene oksida dengan air dan mencetak campuran ini secara 3D ke substrat pada suhu -25 C°. Jadi mereka membekukan setiap lapisan cetakan menggunakan es sebagai penyangga.

Setelah proses pencetakan selesai, esnya dikeluarkan nitrogen cair- pengeringan sublimasi. Dengan cara ini, mereka menghilangkan air dari struktur tanpa merusak struktur mikro. Bahan tersebut kemudian dipanaskan untuk menghilangkan atom oksigen. Akibatnya, hanya graphene yang tersisa di aerogel. Massa jenis material yang diperoleh dengan cara ini berkisar antara 0,5 kg/m3 hingga 10 kg/m3. Massa jenis aerogel paling ringan yang diperoleh adalah 0,16 kg/m3.
Kini para peneliti dari SUNY dan Kansas State University sedang berupaya mengadaptasi teknologi mereka untuk mencetak dengan aerogel lain.

Dan terakhir, saya akan bercerita tentang satu hal yang enak daerah yang menarik penggunaan aerogel.

Sistem memasak baru yang super berteknologi tinggi

Bose menghadirkan sistem memasak (video di tautan) yang terdiri dari kompor induksi dengan pembaca RFID dan kemampuan memantau dan menyalakan sensor suhu nirkabel, serta panci (penggorengan) dengan dinding bagian dalam terbuat dari penghantar arus listrik. Bahannya berupa pemanas, dinding luarnya terbuat dari bahan non konduktif arus listrik bahan dan pengisi aerogel di antara dua dinding. Panci ini juga memiliki tag RFID internal dan sensor suhu nirkabel bertenaga induksi. Hasilnya adalah sebuah panci yang bagian bawahnya bisa Anda pegang dengan tangan kosong saat air di dalamnya mendidih tanpa takut gosong. Pemilihan aerogel sebagai isolator panas ditentukan oleh beberapa persyaratan seperti kemampuan menahan suhu tinggi, ringan, konduktivitas termal yang rendah(untuk aerogel, konduktivitas termal berada di antara panel vakum dan insulasi busa poliuretan, lebih dekat ke panel). Saat panci diletakkan di atas kompor, makanan/cairan dipanaskan dengan pemanasan induksi pada dinding bagian dalam panci. Masukan diimplementasikan melalui sensor suhu, jadi alih-alih mengatur daya tertentu yang disuplai ke elemen pemanas, digunakan pengaturan suhu permukaan bagian dalam panci, yang hampir sama dengan suhu makanan (intensitas energi rendah dan konduktivitas termal tinggi pada lapisan dalam).

P.S. Kami selangkah lebih dekat untuk mewujudkan meja “ajaib” IKEA.

Menurut para ilmuwan, bahan yang mereka “turunkan” memiliki ciri kekuatan dan elastisitas yang sangat tinggi. Ia mampu dengan cepat kembali ke bentuk semula setelah kompresi, menyerap dan menahan sejumlah besar zat yang tidak larut dalam air - hingga 900 kali beratnya sendiri

Bahan yang disebut aerographite, dibuat tahun lalu, gagal mempertahankan gelarnya bahan ringan di dunia. Mahkota tersebut harus diberikan kepada aerogel baru yang terbuat dari graphene, bahan ajaib abad ke-21. Kepadatan bahan ultralight lebih rendah dibandingkan helium dan setengah dari hidrogen.

Bahan baru ini dikembangkan oleh sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Profesor Gao Chao dari laboratorium Departemen Teknologi Polimer dan Sains Universitas Zhejiang (China).

Aerogels, awalnya dibuat pada tahun 1931 oleh ilmuwan dan insinyur kimia Amerika Samuel Stevens Kistler, akhir-akhir ini mulai mendapat banyak perhatian. Pada tahun 2011, aerogel berbasis multilayer tabung nano karbon(MCNT), juga dikenal sebagai asap beku, dengan kepadatan 4 mg/cm3 telah digantikan oleh material paling ringan di dunia dengan struktur kisi mikro, yang kepadatannya 0,9 mg/cm3. Kemudian digantikan oleh aerographite (0,18 mg/cm3), yang kejayaannya ternyata hanya berumur pendek. Saat ini telapak tangan milik graphene aerogel. Kepadatannya adalah 0,16 mg/cm3.

Para peneliti telah memiliki pengalaman dalam membuat bahan graphene makroskopis, khususnya serat satu dimensi dan film dua dimensi yang terbuat dari graphene. Untuk memecahkan rekor, mereka hanya perlu menambahkan satu dimensi dan mendapatkan material berpori tiga dimensi.

Alih-alih menggunakan teknologi sol-gel dan metode lain yang digunakan untuk membuat aerogel, Gao menggunakan teknologi tersebut cara baru pengeringan, yang membantu menciptakan spons karbon dengan bentuk yang dapat disesuaikan.

“Tidak perlu menggunakan template karena ukuran bahan langsung tergantung pada ukuran wadahnya. Semakin besar wadahnya, semakin banyak aerogelnya. Kita dapat berbicara tentang ribuan sentimeter kubik, dan ini bukanlah batasnya.”

Menurut para ilmuwan, bahan yang mereka “turunkan” memiliki ciri kekuatan dan elastisitas yang sangat tinggi. Ia mampu dengan cepat kembali ke bentuk semula setelah kompresi, menyerap dan menahan sejumlah besar zat yang tidak larut dalam air - hingga 900 kali beratnya sendiri. Sulit dipercaya, namun dalam satu detik, satu gram aerogel menyerap hingga 68,8 gram bahan organik, sehingga menarik untuk digunakan di lokasi tumpahan minyak.

“Mungkin suatu hari nanti hal ini akan membantu mencegah bencana lingkungan. Berkat sifat elastis bahannya, minyak dan aerogel yang terkumpul dapat didaur ulang,” kata Gao.

Para peneliti sedang mempelajari kemungkinan penggunaan materi baru. Menurut mereka, graphene aerogel dapat digunakan sebagai bahan isolasi, pendukung katalis, atau komposit berperforma tinggi.

Sejak tahun 2011, para ilmuwan telah mengembangkan beberapa bahan inovatif, yang kemudian menyandang predikat “bahan paling ringan di planet ini”. Pertama, aerogel berbahan dasar karbon nanotube (4 mg/cm3), kemudian bahan berstruktur mikrokisi (0,9 mg/cm3), lalu aerografit (0,18 mg/cm3). Namun saat ini bahan yang paling ringan adalah graphene aerogel, yang massa jenisnya 0,16 mg/cm3.

Penemuan yang dilakukan oleh sekelompok ilmuwan dari Universitas Zhejiang (China) di bawah kepemimpinan Profesor Gao Chao ini menimbulkan sensasi nyata di dunia. ilmu pengetahuan modern. Graphene sendiri merupakan material luar biasa ringan yang banyak digunakan dalam nanoteknologi modern. Pertama, para ilmuwan menggunakannya untuk membuat serat graphene satu dimensi, kemudian pita graphene dua dimensi, dan sekarang dimensi ketiga ditambahkan ke graphene, menghasilkan material berpori yang menjadi material paling ringan di dunia.

Metode untuk memproduksi bahan berpori dari graphene disebut pengeringan beku. Aerogel lainnya disiapkan dengan cara yang sama. Spons karbon-graphene berpori hampir mampu mengulangi bentuk apa pun yang diberikan padanya. Dengan kata lain, jumlah graphene aerogel yang dihasilkan hanya bergantung pada volume wadah.

Para ilmuwan dengan berani menyatakan kualitas seperti kekuatan dan elastisitas tinggi. Pada saat yang sama, garfen aerogel mampu menyerap dan menahan volume zat organik hingga 900 kali lebih besar. berat badan sendiri! Jadi, dalam sedetik, 1 gram aerogel mampu menyerap 68,8 gram zat apa pun yang tidak larut dalam air.

Properti bahan inovatif ini segera menarik perhatian para pecinta lingkungan. Memang, dengan cara ini Anda dapat dengan cepat menghilangkan akibat dari kecelakaan akibat ulah manusia, misalnya penggunaan aerogel di lokasi tumpahan minyak.

Selain manfaat lingkungan, graphene aerogel memiliki potensi energi yang sangat besar, khususnya direncanakan untuk digunakan dalam sistem penyimpanan. Dalam hal ini, aerogel dapat menjadi katalisator reaksi kimia tertentu. Selain itu, graphene aerogel sudah mulai digunakan dalam material komposit kompleks.