Grafeno aerogelis. Grafeno aerogelis yra lengviausia medžiaga pasaulyje

Pasak mokslininkų, jų „gauta“ medžiaga pasižymi itin dideliu stiprumu ir elastingumu. Jis gali greitai atgauti formą po suspaudimo, sugerti ir išlaikyti didelį kiekį vandenyje netirpstančių medžiagų – iki 900 kartų didesnį už savo svorį

Praėjusiais metais sukurta medžiaga, vadinama aerografitu, nesugebėjo išlaikyti pavadinimo lengva medžiaga pasaulyje. Karūną teko atiduoti naujam aerogeliui, pagamintam iš grafeno – XXI amžiaus stebuklingos medžiagos. Itin lengvos medžiagos tankis yra mažesnis nei helio ir perpus mažesnis nei vandenilio.

Naują medžiagą sukūrė mokslininkų grupė, vadovaujama profesoriaus Gao Chao iš Džedziango universiteto (Kinija) Polimerų technologijos ir mokslo katedros laboratorijos.

Aerogeliai, kuriuos 1931 m. sukūrė amerikiečių mokslininkas ir chemijos inžinierius Samuelis Stevensas Kistleris, pastaruoju metu pradėjo sulaukti daug dėmesio. 2011 m. daugiasluoksnis aerogelis anglies nanovamzdeliai(MCNT), dar žinomas kaip sušalęs dūmas, kurio tankis 4 mg/cm3, užleido vietą lengviausia pasaulyje medžiagai su mikrogardelės struktūra, kurios tankis yra 0,9 mg/cm3. Vėliau jį išstūmė aerografitas (0,18 mg/cm3), kurio triumfas pasirodė taip pat trumpalaikis. Šiandien delnas priklauso grafeno aerogeliui. Jo tankis yra 0,16 mg/cm3.

Mokslininkai jau turi patirties kuriant makroskopines grafeno medžiagas, ypač vienmačius pluoštus ir dvimates plėveles, pagamintas iš grafeno. Norėdami pasiekti rekordą, jie turėjo pridėti tik vieną matmenį ir gauti trimatę porėtą medžiagą.

Vietoj sol-gel technologijos ir kitų metodų, naudojamų aerogeliams kurti, Gao naudojo naujas būdas džiovinimas, kuris padėjo sukurti pritaikomos formos anglies kempinę.

„Šablonų naudoti nereikia, nes medžiagos dydis tiesiogiai priklauso nuo konteinerio dydžio. Kuo didesnis konteineris, tuo daugiau aerogelio. Galime kalbėti apie tūkstančius kubinių centimetrų, ir tai nėra riba.

Pasak mokslininkų, jų „gauta“ medžiaga pasižymi itin dideliu stiprumu ir elastingumu. Jis sugeba greitai atgauti formą po suspaudimo, sugerti ir išlaikyti didelį kiekį vandenyje netirpstančių medžiagų – iki 900 kartų didesnį už savo svorį. Sunku patikėti, bet per vieną sekundę gramas aerogelio sugeria iki 68,8 gramų organinių medžiagų, todėl jis patrauklus naudoti naftos išsiliejimo vietose.

„Galbūt vieną dieną tai padės išvengti ekologinės nelaimės. Dėl medžiagos elastingumo savybių surinktas aliejus ir aerogelis gali būti perdirbami“, – sako Gao.

Mokslininkai tiria naujosios medžiagos panaudojimo galimybes. Anot jų, grafeno aerogelis gali būti naudojamas kaip izoliacinė medžiaga, katalizatoriaus atrama ar aukštos kokybės kompozitas.

Aerogeliai (iš lot. aer- oro ir želė- šaldyta) - medžiagų klasė, kuri yra gelis, kuriame skystoji fazė visiškai pakeista dujine, dėl to medžiaga turi rekordiškai mažą tankį, tik pusantro karto didesnį už oro tankį ir daugybę kitų unikalių savybių: kietumą, skaidrumą, atsparumą karščiui, ypač mažą šilumos laidumą. ir vandens absorbcijos trūkumas.

Bendras aerogelio vaizdas

Aerogelis išskirtinis ir tuo, kad susideda iš 99,8%... oro!

Įprasti aerogeliai, kurių pagrindą sudaro amorfinis silicio dioksidas, aliuminio oksidas, chromas ir alavo oksidai. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje buvo gauti pirmieji anglies pagrindu pagaminto aerogelio pavyzdžiai.

„Airgel“ yra labai neįprastas žmogaus rankų kūrinys, medžiaga, už savo unikalias savybes įvertinta 15 pozicijų Gineso rekordų knygoje.

Aerogeliai priklauso mezoporinių medžiagų klasei, kurioje ertmės užima ne mažiau kaip 50% tūrio. Aerogelių struktūra yra į medį panašus tinklas, susidedantis iš 2–5 nm dydžio nanodalelių, kurių poros yra iki 100 nm.

Liečiant aerogeliai primena lengvą, bet kietą putą, kažką panašaus į putų polistireną. Esant didelei apkrovai, aerogelis trūkinėja, tačiau apskritai tai labai patvari medžiaga – aerogelio mėginys gali atlaikyti 2000 kartų didesnę apkrovą nei jo paties svoris. Aerogeliai, ypač kvarciniai, yra geri šilumos izoliatoriai.

Kvarciniai aerogeliai yra labiausiai paplitę ir taip pat turi dabartinį mažiausio tankio rekordą kietosios medžiagos— 1,9 kg/m³, tai yra 500 kartų mažesnis tankis vandens ir tik 1,5 karto didesnis tankis oro.

Kvarciniai aerogeliai taip pat populiarūs dėl itin žemo šilumos laidumo (~0,017 W/(m.K) ore esant normaliai). atmosferos slėgis), mažesnis už oro šilumos laidumą (0,024 W/(m.K)).

„Airgel“ naudojimas

Aerogeliai naudojami statybose ir pramonėje kaip šilumą izoliuojančios ir šilumą sulaikančios medžiagos plieninių vamzdynų, įvairių įrenginių, kuriuose vyksta aukštos ir žemos temperatūros procesai, pastatų ir kitų objektų šilumos izoliacija. Jis atlaiko iki 650°C temperatūrą, o apsaugai pakanka 2,5 cm storio sluoksnio žmogaus ranka nuo tiesioginio degiklio poveikio.

Kvarcinio aerogelio lydymosi temperatūra yra 1200°C.

Aerogelio gamyba

Aerogelių gamybos procesas yra sudėtingas ir daug darbo reikalaujantis. Pirma, gelis polimerizuojasi naudojant chemines reakcijas. Ši operacija trunka keletą dienų, o išeiga yra į želė panašus produktas. Tada vanduo iš želė pašalinamas alkoholiu. Visiškas jo pašalinimas yra viso proceso sėkmės raktas. Kitas žingsnis yra „superkritinis“ džiovinimas. Jis gaminamas autoklave esant aukštam slėgiui ir temperatūrai, naudojant suskystintą anglies dioksidą.

Aerogelio išradimo pradininku laikomas chemikas Stevenas Kistleris iš Ramiojo vandenyno koledžo Stoktone, Kalifornijoje, JAV, kuris savo rezultatus paskelbė 1931 m. žurnale Nature.

Kistleris gelyje esantį skystį pakeitė metanoliu, o po to gelį kaitino esant slėgiui, kol pasiekė kritinė temperatūra metanolis (240°C). Metanolis paliko gelį nesumažindamas tūrio; Atitinkamai, gelis „išdžiūvo“, beveik nesusitraukdamas.

šauktinis 2016 m. kovo 3 d., 12:19 val

3D spausdinimas su grafeno aerogeliu

  • 3D spausdintuvai,
  • Populiarusis mokslas*

Šis straipsnis yra „Dabar galite 3D spausdinti vieną iš lengviausių pasaulyje medžiagų“ vertimas iš svetainės qz.com, ir aš pridėjau šiek tiek savo.


Dabar mokslininkai iš Niujorko valstijos universiteto (SUNY) ir Kanzaso valstijos universiteto žurnale Small paskelbė apie 3D spausdinimo su grafeno aerogeliu metodą. Ši technologija supaprastina gaminių liejimą iš šios medžiagos ir išplečia jos taikymo sritį.

Grafenas yra vieno atomo storio anglies atomų sluoksnis. Pirmą kartą jis buvo gautas 2004 m. Ir nuo to laiko buvo reklamuojama kaip nuostabi medžiaga dėl savo stiprumo, lankstumo ir laidumo. Aerogelis iš esmės yra įprastas gelis, kuriame vanduo pakeičiamas oru. Grafeno aerogelisžinomas dėl didelio suspaudžiamumo (todėl gali atlaikyti aukštas kraujospūdis nesugriuvus) ir didelis laidumas. Dėl pačios medžiagos struktūros, kuri suteikia jai šias savybes, sunku ją naudoti 3D spausdinimui. Paprastai spausdinant aerogeliu 3D pagrindinė medžiaga sumaišoma su kitais ingredientais, pavyzdžiui, polimeru. Suteikus struktūrą, polimeras pašalinamas cheminis procesas(tirpikliai ir kt.). Šis metodas netinka gaminiams iš grafeno aerogelio gaminti, nes sunaikins grafeno struktūrą.

Mokslininkai iš SUNY Buffalo ir Kanzaso valstijos universiteto rado šios problemos sprendimą. Jie sumaišė grafeno oksidą su vandeniu ir 3D atspausdino šį mišinį ant substrato -25 C° temperatūroje. Taigi jie užšaldė kiekvieną atspausdintą sluoksnį naudodami ledą kaip atramą.

Kai spausdinimo procesas buvo baigtas, ledas buvo pašalintas skysto azoto- Sublimacinis džiovinimas. Tokiu būdu jie pašalino vandenį iš konstrukcijos nepažeisdami mikrostruktūros. Vėliau medžiaga buvo kaitinama, kad būtų pašalintas deguonies atomas. Dėl to aerogele liko tik grafenas. Tokiu būdu gautos medžiagos tankis svyravo nuo 0,5 kg/m3 iki 10 kg/m3. Lengviausio gauto aerogelio tankis yra 0,16 kg/m3.
Dabar mokslininkai iš SUNY ir Kanzaso valstijos universiteto stengiasi pritaikyti savo technologiją spausdinti su kitais aerogeliais.

Ir galiausiai papasakosiu apie vieną skanų įdomi sritis aerogelio naudojimas.

Nauja super aukštųjų technologijų virimo sistema

Bose pristatė virimo sistemą (vaizdo įrašas nuorodoje), kurią sudaro indukcinė kaitlentė su RFID skaitytuvu ir galimybė stebėti bei maitinti belaidį temperatūros jutiklį, taip pat puodas (keptuvė) su vidine sienele iš elektros srovės laidininko. medžiaga, kuri yra šildytuvas, išorinė sienelė pagaminta iš nelaidžios elektros srovė medžiaga ir aerogelio užpildas tarp dviejų sienų. Keptuvėje taip pat yra įmontuota RFID žyma ir indukcinis belaidis temperatūros jutiklis. Taigi rezultatas yra keptuvė, kurią galite laikyti plikomis rankomis už dugno, kol joje verda vanduo, nebijant, kad nudegsite. Aerogelio, kaip šilumos izoliatoriaus, pasirinkimą lemia daugybė reikalavimų, tokių kaip gebėjimas atlaikyti aukšta temperatūra, lengvumas, mažas šilumos laidumas(aerogeliams šilumos laidumas yra kažkur tarp vakuuminių plokščių ir poliuretano putų izoliacijos, arčiau plokščių). Kai keptuvė uždedama ant kaitlentės, maistas/skystis pašildomas indukciniu indukciniu kaitinimo būdu vidinėje keptuvės sienelėje. Atsiliepimai realizuojamas per temperatūros jutiklį, todėl vietoj to, kad būtų nustatyta tam tikra šildymo elementui tiekiama galia, naudojamas temperatūros nustatymas vidinis paviršius keptuvės, kuri beveik prilygsta maisto temperatūrai (mažas energijos intensyvumas ir didelis vidinio sluoksnio šilumos laidumas).

P.S. Esame vienu žingsniu arčiau IKEA „stebuklingo“ stalo realizavimo.

Jei sekate naujausias naujienas pasaulyje šiuolaikinės technologijos, tada ši medžiaga jums nebus didelė naujiena. Tačiau labiausiai apsvarstykite išsamiau lengvos medžiagos pasaulyje ir išmokti šiek tiek daugiau detalių yra naudinga.

Mažiau nei prieš metus lengviausios pasaulyje medžiagos titulas buvo suteiktas medžiagai, vadinamai aerografitu. Tačiau ši medžiaga nesugebėjo ilgai išlaikyti delno, ją neseniai perėmė kita anglies medžiaga, vadinama grafeno aerogeliu. Sukurta tyrimų grupė Džedziango universiteto Polimerų mokslo ir technologijų katedros laboratorijoje, kuriai vadovauja profesorius Gao Chao, itin lengvo grafeno aerogelio tankis yra šiek tiek mažesnis nei helio dujų ir šiek tiek didesnis nei vandenilio dujų.

Aerogelius, kaip medžiagų klasę, 1931 m. sukūrė ir pagamino inžinierius ir chemikas Samuelis Stephensas Kistleris. Nuo tada įvairių organizacijų mokslininkai tiria ir kūrė tokias medžiagas, nepaisant abejotinos jų vertės praktinis naudojimas. Aerogelis, sudarytas iš kelių sienelių anglies nanovamzdelių, pramintas „užšalusiais dūmais“ ir kurio tankis yra 4 mg/cm3, 2011 m. prarado lengviausios medžiagos titulą ir tapo 0,9 mg/cm3 tankio metalinės mikrogardelės medžiaga. O po metų lengviausios medžiagos titulas atiteko anglies medžiagai, vadinamai aerografitu, kurios tankis yra 0,18 mg/cm3.

Naujasis profesoriaus Chao komandos sukurtas lengviausios medžiagos titulo grafeno aerogelio turėtojas yra 0,16 mg/cm3 tankio. Siekdami sukurti tokią lengvą medžiagą, mokslininkai panaudojo vieną nuostabiausių ir ploniausių iki šiol medžiagų – grafeną. Pasinaudojusi savo patirtimi kuriant mikroskopines medžiagas, tokias kaip „vienmatis“ grafeno pluoštas ir dvimatės grafeno juostelės, komanda nusprendė pridėti dar vieną dimensiją prie dviejų grafeno matmenų ir sukurti masinę porėtą grafeno medžiagą.

Vietoj šablono gamybos metodo, kai naudojama tirpiklių medžiaga ir dažniausiai gaminami įvairūs aerogeliai, kinai naudojo džiovinimo šaldant metodą. Iš skysto užpildo ir grafeno dalelių sudaryto cooloid tirpalo liofilizavimas leido sukurti anglies pagrindu pagamintą porėtą kempinę, kurios forma beveik visiškai atitiko nurodytą formą.

„Nereikia naudoti šablonų, mūsų kuriamos itin lengvos anglies medžiagos dydis ir forma priklauso tik nuo konteinerio formos ir dydžio“, – sako profesorius Chao. „Pagaminto aerogelio kiekis priklauso tik nuo konteinerio dydžio , kurio tūris gali būti matuojamas tūkstančiais kubinių centimetrų.

Gautas grafeno aerogelis yra itin patvarus ir elastinga medžiaga. Jis gali absorbuoti organinės medžiagos, įskaitant aliejų, kurio svoris viršija 900 kartų savo svorį didelis greitis absorbcija. Vienas gramas aerogelio sugeria 68,8 g aliejaus vos per vieną sekundę, todėl tai yra patraukli medžiaga, skirta naudoti kaip vandenynų naftos ir naftos produktų absorbentą.

Grafeno aerogelis ne tik naudojamas kaip alyvos absorbentas, bet ir gali būti naudojamas energijos kaupimo sistemose, kaip katalizatorius cheminės reakcijos ir kaip sudėtingų kompozitinių medžiagų užpildas.

Grafeno ir anglies nanovamzdelių derinys leido gauti anglies aerogelis, neturi aerogelių, pagamintų tik iš grafeno arba tik iš nanovamzdelių, trūkumų. Naujoji anglies kompozitinė medžiaga, be įprastų visiems aerogeliams savybių – itin mažo tankio, kietumo ir žemo šilumos laidumo – taip pat pasižymi dideliu elastingumu (sugebėjimu atstatyti formą po pakartotinio suspaudimo ir tempimo) bei puikiu gebėjimu sugerti organinius skysčius. . Pastaroji savybė gali būti pritaikyta reaguojant į naftos išsiliejimą.

Įsivaizduokime, kad uždarą indą kaitiname skysčiu ir šio skysčio garais. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo daugiau skysčio išgaruos, pereidama į dujinę fazę, ir tuo didesnis bus slėgis, o kartu ir dujų fazės tankis (tiesą sakant, išgaravusių molekulių skaičius). Esant tam tikram slėgiui ir temperatūrai, kurios vertė priklausys nuo to, kokios medžiagos yra inde, molekulių tankis skystyje bus toks pat kaip ir dujų fazėje. Tokia skysčio būsena vadinama superkritinis. Šioje būsenoje nėra skirtumo tarp skysčio ir dujų fazių, todėl nėra paviršiaus įtempimas.

Dar lengvesni (mažiau tankūs) aerogeliai gaunami cheminiu būdu nusodinant medžiagą, kuri veiks kaip kieta aerogelio fazė ant anksčiau paruošto porėto pagrindo, kuris vėliau ištirpinamas. Šis metodas leidžia reguliuoti kietosios fazės tankį (reguliuojant nusėdusios medžiagos kiekį) ir jos struktūrą (naudojant reikiamos struktūros substratą).

Dėl savo struktūros aerogeliai turi unikalių savybių rinkinį. Nors jų stiprumas artimas kietųjų medžiagų stiprumui (1A pav.), jų tankis panašus į dujų tankį. Taigi geriausių kvarco aerogelio mėginių tankis yra apie 2 mg/cm 3 (į sudėtį įtraukto oro tankis yra 1,2 mg/cm 3), o tai yra tūkstantį kartų mažesnis nei neakytų kietų medžiagų. .

Aerogeliai taip pat turi labai mažą šilumos laidumą (1B pav.), nes šiluma turi keliauti sudėtingu keliu per šakotą labai plonų nanodalelių grandinių tinklą. Tuo pačiu metu šilumos perdavimas per oro fazę taip pat yra sunkus dėl to, kad tos pačios grandinės neleidžia konvekcijai, be kurios oro šilumos laidumas yra labai mažas.

Kita aerogelio savybė – nepaprastas poringumas – leido į Žemę nugabenti tarpplanetinių dulkių mėginius (žr. Stardust surinkėjas grįžta namo, „Elementai“, 2006-01-14) naudojant erdvėlaivisŽvaigždžių dulkės. Jo surinkimo prietaisas buvo aerogelio blokas, į kurį patekusios dulkių dalelės sustojo kelių milijardų pagreičiu. g nesugriuvus (1C pav.).

Dar visai neseniai pagrindinis aerogelio trūkumas buvo jo trapumas: jis sutrūkinėjo nuo kartotinių apkrovų. Visi tuo metu gauti aerogeliai – iš kvarco, kai kurių metalų oksidų ir anglies – turėjo šį trūkumą. Tačiau atsiradus naujoms anglies medžiagoms – grafenui ir anglies nanovamzdeliams – buvo išspręsta elastingų ir lūžiams atsparių aerogelių gavimo problema.

Grafenas yra vieno atomo storio lakštas, kuriame anglies atomai sudaro šešiakampę gardelę (kiekviena gardelės ląstelė yra šešiakampė), o anglies nanovamzdelis yra tas pats lakštas, susuktas į cilindrą, kurio storis nuo vieno iki dešimčių nanometrų. Šios anglies formos pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, elastingumu, labai aukštas plotas vidinis paviršius, taip pat didelis šilumos ir elektros laidumas.

Tačiau medžiagos, paruoštos atskirai nuo grafeno arba atskirai iš anglies nanovamzdelių, turi ir trūkumų. Taigi grafeno aerogelis, kurio tankis 5,1 mg/cm 3, nesugriuvo veikiant apkrovai, viršijančiai jo paties svorį 50 000 kartų, o suspaudus 80 % pradinio dydžio atkūrė savo formą. Tačiau dėl to, kad grafeno lakštai turi nepakankamą lenkimo standumą, jų tankio sumažėjimas pablogina grafeno aerogelio elastines savybes.

Iš anglies nanovamzdelių pagamintas aerogelis turi dar vieną trūkumą: jis yra standesnis, tačiau nuėmus apkrovą visiškai neatgauna savo formos, nes apkraunami nanovamzdeliai negrįžtamai išlinksta ir įsipainioja, o apkrova tarp jų prastai perduodama.

Prisiminkite, kad deformacija yra dalelių padėties pasikeitimas fizinis kūnas vienas kito atžvilgiu, o elastinė deformacija yra deformacija, kuri išnyksta kartu su ją sukėlusios jėgos išnykimu. Kūno tamprumo „laipsnis“ (vadinamasis tamprumo modulis) nustatomas pagal priklausomybę nuo mechaninio įtempio, kuris atsiranda bandinio viduje, kai bandinio elastinei deformacijai veikia deformuojanti jėga. Įtampa į šiuo atveju yra jėga, taikoma mėginiui ploto vienetui. (Nepainiokite su elektros įtampa!)

Kaip įrodė Kinijos mokslininkų grupė, šie trūkumai visiškai kompensuojami, jei ruošiant aerogelį vienu metu naudojamas grafenas ir nanovamzdeliai. Straipsnio autoriai aptarė m Pažangios medžiagos panaudotas vandeninis nanovamzdelių ir grafeno oksido tirpalas, iš kurio vanduo buvo pašalintas užšaldant ir sublimuojant ledą – liofilizavimas (taip pat žr. Liofilizavimas), kuris taip pat pašalina paviršiaus įtempimo poveikį, po kurio grafeno oksidas buvo chemiškai redukuotas į grafeną. . Gautoje struktūroje grafeno lakštai buvo karkasas, o nanovamzdeliai – kaip šių lakštų standikliai (2A, 2B pav.). Kaip parodė tyrimai elektroninis mikroskopas, grafeno lakštai persidengia vienas su kitu ir sudaro trimatį karkasą, kurio poros svyruoja nuo dešimčių nanometrų iki dešimčių mikrometrų, o anglies nanovamzdeliai sudaro susipynusį tinklą ir tvirtai prilimpa prie grafeno lakštų. Tai, matyt, sukelia nanovamzdeliai, išstumiami augant ledo kristalams, kai pradinis tirpalas užšąla.

Mėginio tankis buvo 1 mg/cm3, neįskaitant oro (2C, 2D pav.). Ir pagal skaičiavimus autorių pateiktame struktūriniame modelyje, minimalus tankis, kuriame naudojamas aerogelis pradinės medžiagos vis tiek išlaikys konstrukcijos vientisumą, yra 0,13 mg/cm 3, o tai yra beveik 10 kartų mažesnis už oro tankį! Autoriai sugebėjo paruošti sudėtinį 0,45 mg/cm 3 tankio aerogelį ir tik grafeno aerogelį, kurio tankis 0,16 mg/cm 3 , o tai yra mažiau nei ankstesnis rekordas, priklausantis ZnO aerogeliui, nusodintam ant substrato. iš dujinės fazės. Sumažinti tankį galima naudojant platesnius grafeno lakštus, tačiau tai sumažina gaunamos medžiagos standumą ir stiprumą.

Bandymo metu tokio sudėtinio aerogelio mėginiai išlaikė savo formą ir mikrostruktūrą po 1000 pakartotinių suspaudimų iki 50% pradinio dydžio. Gniuždymo stipris yra maždaug proporcingas aerogelio tankiui ir visuose mėginiuose palaipsniui didėja didėjant deformacijai (3A pav.). Temperatūros diapazone nuo –190°C iki 300°C gautų aerogelių elastinės savybės beveik nepriklauso nuo temperatūros.

Tempimo bandymas (3B pav.) buvo atliktas su 1 mg/cm3 tankio mėginiu, o mėginys atlaikė 16,5 % tempimą, o tai visiškai neįsivaizduojama oksidiniams aerogeliams, kurie ištempus iškart plyšta. Be to, standumas tempimo metu yra didesnis nei suspaudimo metu, tai yra, mėginys lengvai susmulkinamas, bet sunkiai ištempiamas.

Autoriai šį savybių rinkinį paaiškino sinergistine grafeno ir nanovamzdelių sąveika, kurioje komponentų savybės papildo viena kitą. Anglies nanovamzdeliai, dengiantys grafeno lakštus, yra jungtis tarp gretimų lakštų, o tai pagerina apkrovos perdavimą tarp jų, taip pat yra pačių lakštų standikliai. Dėl šios priežasties apkrova lemia ne lakštų judėjimą vienas kito atžvilgiu (kaip aerogele, pagamintame iš gryno grafeno), o pačių lakštų elastingą deformaciją. O kadangi nanovamzdeliai tvirtai prilimpa prie lakštų, o jų padėtis nulemta lakštų padėties, jie nepatiria negrįžtamos deformacijos ir įsipainiojimo bei nejuda vienas kito atžvilgiu veikiami apkrovos, kaip neelastiniame aerogele, pagamintame tik iš nanovamzdelių. Aerogelis, sudarytas vienodai iš grafeno ir nanovamzdelių, pasižymi optimaliomis savybėmis, o padidėjus nanovamzdelių kiekiui, jie pradeda formuoti „raizginius“, kaip tik iš nanovamzdelių pagamintame aerogele, dėl kurio prarandamas elastingumas.

Be aprašytųjų elastines savybes Sudėtinis anglies aerogelis turi ir kitų neįprastų savybių. Jis yra laidus elektrai, o elektrinis laidumas keičiasi grįžtamai dėl elastinės deformacijos. Be to, grafeno ir anglies nanovamzdelio aerogelis atstumia vandenį, bet tuo pačiu puikiai sugeria organinius skysčius – vandenyje esantį 1,1 g tolueno 3,2 mg sveriančio aerogelio gabalėlis visiškai sugėrė per 5 sekundes (4 pav.). Tai atveria puikias galimybes likviduoti išsiliejusius naftos produktus ir išvalyti vandenį nuo organinių skysčių: vos 3,5 kg tokio aerogelio gali sugerti toną aliejaus, o tai 10 kartų daugiau nei komerciškai naudojamo absorbento talpa. Tuo pačiu metu iš kompozitinio aerogelio pagamintas absorbentas yra regeneruojamas: dėl savo elastingumo ir šiluminės varžos susigėrusį skystį galima išspausti kaip iš kempinės, o likusi dalis tiesiog sudeginama arba pašalinama išgarinant. Bandymai parodė, kad savybės išlieka po 10 tokių ciklų.

Anglies formų įvairovė ir unikalios šių formų bei iš jų gaunamų medžiagų savybės ir toliau stebina tyrinėtojus, todėl ateityje galime tikėtis vis daugiau atradimų šioje srityje. Kiek daug dalykų galima pagaminti iš vieno cheminio elemento!



Ar jums patiko straipsnis? Pasidalinkite su draugais!