سال‌ها محققان روی ایجاد لایه‌های گرافنی الاستیک و سخت کار کرده‌اند، اما آنچه مشخص است، تولید فیلم‌های گرافنی انعطاف‌پذیر چالش برانگیز است. به تازگی، محققان دانشگاه شانگهای جیائو تونگ روشی برای غلبه بر این مانع معرفی کرده‌اند. آن‌ها نانولایه‌های گرافن را از طریق ساختارهای پل انعطاف‌پذیر به هم متصل کردند. از مفهوم چرخ و محور در دنیای مولکولی در این پروژه استفاده شده است.
فیلم گرافنی انعطاف‌پذیر ساخته شد
خواص ویژه نانولایه‌های گرافن اغلب زمانی که این لایه‌ها به صورت فویل‌ها جمع می‌شوند، از بین می‌روند، زیرا آن‌ها تنها توسط برهمکنشهای نسبتاً ضعیف، عمدتاً پیوندهای هیدروژنی، به هم متصل می‌شوند. رویکردهایی که برای بهبود خواص مکانیکی ورق‌های گرافن با کمک برهمکنشهای قوی‌تر به کار گرفته شده‌اند، تنها تا حدی موفق بوده‌اند و در نتیجه بهبود کشش و چقرمگی مواد نیاز به کار بیشتر دارد. زوژو یان و همکارانش از دانشگاه شانگهای جیائو تونگ در چین، رویکرد جدیدی را به کار گرفته‌اند. آن‌ها نانولایه‌های گرافن را با کمک مولکول‌های مکانیکی به هم پیوند دادند به طوری که این بلوک‌های ساختمانی از نظر شیمیایی به هم مرتبط نیستند، بلکه به طور جدانشدنی به هم چسبیده‌اند و حالت کشسانی دارند.
روتاکسان شبیه به یک چرخ (یک مولکول بزرگ حلقه ای شکل) است که روی یک محور(زنجیره مولکولی) قرار گرفته است. گروه‌های حجیم روی محورها را می‌پوشانند. این تیم محور خود را با یک گروه باردار (آمونیوم) ساختند که چرخ را در یک موقعیت خاص نگه می‌دارد.
یک لنگر مولکولی (گروه OH) توسط یک اتصال‌دهنده به هر دو محور و چرخ متصل شد. این گرافن برای تولید اکسید گرافن، اکسید شد و گروه‌های حاوی اکسیژن در دو طرف لایه گرافن را گرفتند. این بخش‌ها حاوی گروه‌های کربوکسیل هستند که می‌توانند به گروه‌های OH متصل شوند (استریفیکاسیون). این واکنش به چرخ و محور اجازه می‌دهد تا لایه‌ها را به هم متصل کنند و پس از آن اکسید گرافن دوباره به گرافن تبدیل می‌شود.
هنگامی که این فیلم‌ها کشیده یا خم می‌شوند، باید بر نیروهای جاذبه بین چرخ و گروه آمونیوم روی محور غلبه کرد که باعث افزایش استحکام کششی می‌شود. افزایش تنش در نهایت باعث می‌شود که محور کشیده شود تا زمانی که به کلاهک انتهایی ضربه بزند. این حرکت باعث طولانی شدن پل‌های روتاکسان می‌شود و به لایه‌ها اجازه می‌دهد تا روی یکدیگر بلغزند که به طور قابل توجهی کشش فیلم را افزایش می‌دهد.
الکترودهای انعطاف‌پذیر ساخته شده از این فویل گرافن-روتاکسان می‌توانند تا ۲۰ درصد کشیده شوند یا به طور مکرر خم شوند بدون اینکه آسیب ببینند. آن‌ها همچنین رسانایی الکتریکی بالای خود را حفظ کردند. تنها کشش بیش از ۲۳ درصد منجر به شکستگی شد.
