کاغذ بسیار محکم و انعطاف‌پذیر اکسید گرافین

محققان ماده جدیدی را به ‌نام کاغذ اکسید گرافین تولید کرده‎اند که می‎تواند تا،
چروک و کشیده شود. طبق ادعای این محققان، با این وجود، این کاغذ همان ضخامت کاغذ
معمولی را دارد و بسیار سخت و محکم است. علاوه ‌بر این آنها باور دارند که این ماده
جدید مبتنی بر کربن، می‌تواند در کاربردهایی از قبیل ذخیره مولکولی، هدایت یونی و
ابرخازن‎ها مورد استفاده قرار گیرد.

گرافین صفحه‌ای به ضخامت یک اتم از گرافیت است که علاوه ‌بر داشتن خواص بی‌نظیر
الکترونیکی، بسیار محکم نیز است؛ اما هنوز راهی برای تولید انبوه آن پیدا نشده‌ و
این مشکل کاربردش را محدود کرده‌است. اکنون یک گروه تحقیقاتی به رهبری رُدنی رواف
از دانشگاه نورث وسترن آمریکا، کشف کرده‌اند که مقادیر زیادی از گرافین اکسیده‌شده
را می‌توان به شکل نوعی کاغذ تولید کرد که سفت‌تر و محکم‌تراز مواد نازک دیگر است.

یکی از محققان این گروه، دلیل انجام این تحقیق را این‌گونه بیان کرد: «یکی از
آرزوهای من این بوده‌است که بتوان گرافیت را به شکل صفحات مجزا و منفرد تجزیه کرد،
سپس این صفحات را به شکل‌های دیگر آرایش داد». برای این کار، گروه او ابتدا گرافیت
را اکسید کردند. در این حالت حدود نصف اتم‌های کربن با اتم‌های اکسیژن واکنش دادند.
موقعی که اکسید گرافیت داخل آب مخلوط شود، این اتم‌های اکسیژن مولکول‎های آب را دفع
و لایه‌های منفرد (اکسید گرافین) را مجبور به پراکنده ‌‌‌شدن یا ورقه‌ورقه‌‌شدن می‎کنند.
این محققان سپس این مخلوط ورقه ورقه‌شده‌ را از یک غشاء عبور دادند که در نتیجه آن
لایه‎های منفرد به شکل کاغذ اکسید گرافین آرایش یافتند.
گرافیت نرمال، یک ساختار ظریف دارد و با یک نیروی کوچک لایه‎های منظم آن از هم جدا
می‌شوند؛ اما در کاغذ اکسید گرافین این لایه‎ها با یکدیگر در هم بافته‌شده‌، در
مقیاس بزرگ‌تر چین‌دار می‌شوند. به همین دلیل، کاغذ اکسید گرافین از ورقه‎های
گرافیت و کاغذ توده‎ای که از نانولوله‌های کربنی ساخته شده‌ باشد، محکم‌تراست. در
حقیقت به ادعای این گروه تحقیقاتی، فقط الماس می‌تواند از این ماده محکم‎تر باشد.

این ساختار در هم بافته‌شده، اجازه جابه‌جایی لایه‎های منفرد را روی هم دیگر
می‎دهد، بنابراین انعطاف‌پذیر است؛ اما از این مهم‌تر این است که این کاغذ، با
تغییر مقدار اکسیژن روی لایه‎ها، می‌تواند به‌صورت شیمیایی تنظیم شود؛ برای مثال،
کاهش مقدار اکسیژن می‌تواند آن را از یک عایق الکتریکی به یک هادی خوب تبدیل کند.
همچنین این کاغذ می‌تواند به همراه پلیمرها، سرامیک‌ها یا فلزات ترکیب‌شده و مواد
کامپوزیتی ایجاد کند که خواص بهینه هر دو مواد را دارند.
نتایج این تحقیق در مجله Nature منتشر شده‌است.