Графен допоміг створити легкий струмопровідний композит

Вчені з Університету Райса розробили струмопровідний композиційний матеріал на основі графена. У порівнянні з іншими композиційними матеріалами з додаванням нікелю або вуглеволокна, здатними проводити електрику, композит на основі графена має більшу жорсткість, кращі струмопровідні властивості і невелику масу. Подробиці про новий матеріал опубліковані в ACS Nano, а короткий виклад роботи вчених наводить видання Nano Werk.

При виробництві сучасної електроніки нерідко необхідно використовувати легкі струмопровідні композиційні матеріали. Вони можуть застосовуватися, наприклад, для екранування електроніки або створення складних багатошарових плат. Струмопровідні властивості композитів можна регулювати додаванням матеріалів, що проводять електрику, зазвичай вуглеволокна або металевого пилу. Збільшення частки таких добавок в кінцевому підсумку може призводити до збільшення маси композиту або навіть істотного погіршення його міцнісних характеристик.

Дослідники запропонували замість традиційних основ для композитів використовувати графен. Для виробництва нового композиційного матеріалу дослідники використовували суміш поліакрилонітрилу (традиційно застосовується для виробництва вуглеволокна) і порошку нікелю. Цю суміш потім спресували і нагріли до температури, при якій поліакрилонітрив через ланцюжок реакцій перетворився на графен. Після нагріву нікель із заготовки витравили хімічним способом. У підсумку вчені отримали графенову губку, порожнини якої потім у вакуумній камері заповнили полімером.

Композиційний матеріал по масі не відрізнявся від звичайного вуглецевого композиту, але мав істотно велику струмопровідність, яка склала близько 14 сименсів на сантиметр. Пізніше під час експериментів дослідники додали до графенової губки вуглецеві нанотрубки, після чого залили її полімером у вакуумній камері. У підсумку вийшов композиційний матеріал з електричною провідністю, що дорівнює 41 сименсу на сантиметр.

Наприкінці квітня поточного року дослідники з Великобританії представили бетон з додаванням графена, міцнісні характеристики якого виявилися істотно вищими за характеристики звичайного бетону. Композит виявився на 146 відсотків міцнішим на стиснення, а його тепломісткість була на 88 відсотків вищою. Вчені створили зразки нового бетону, змішавши суспензії графена з портландцементом, дрібним піском і десятиміліметровим заповнювачем.