نانوکامپوزیت‌های پلیمری با صفحات گرافن عامل‌دار

محققان در دانشگاه نورث‌وسترن و دانشگاه پرینستون، نوعی نانوکامپوزیت جدید تولید
کرده‌اند که به‌‌دلیل خواص مکانیکی و گرمایی استثنایی‌اش می‌تواند در کاربردهای
متنوعی از صنعت هواپیمایی گرفته تا پیل‌های خورشیدی استفاده شود. این نانوکامپوزیت
پلیمری که حاوی صفحات گرافن عامل‌دار و ورقه‌ورقه‌شده‌ است، رسانای الکتریسیته هم
هست، این محققان امیدوارند که از این خاصیت به‌تدریج در ساخت پلیمرهای رسانای شفاف
از نظر نوری و پایدار از نظر گرمایی، استفاده کنند.

در این کار گروهی، محققان دانشگاه نورث‌وسترن روی نانوکامپوزیت‌های پلیمری کار کرده‌اند
و محققان دانشگاه پرینستون نیز روشی را برای ورقه‌ورقه ‌کردن و یا جدا کردن صفحات
گرافیت به‌صورت لایه‌های منفرد خیلی نازک(صفحات گرافن عامل‌دارشده) توسعه داده‌اند.
استفاده قبلی گرافیت در پلیمرها ـ به‌دلیل اینکه محققان هرگز نتوانستند گرافیت ورقه‌ورقه‌شده
را ‌به دست آورند ـ چندان باعث بهبود خواص آنها نشده بود. این امر بدین معنی بود که
آن گرافیت، صلب با یک مساحت سطح ‌کم بود و فقط می‌توانست خواص پلیمر را اندکی بهبود
دهد.
اما هنگامی که این محققان حتی مقدار کمی از این صفحات گرافن ورقه‌ورقه‌شده
جدید(مقدار فقط ۰۵/۰ درصد از این ماده) را داخل پلیمر قرار دادند، متوجه ‌شدند که
این گرافن دمای پایداری گرمایی این پلیمر را تا ۳۰ درجه تغییر داد، همچنین افزودن
صفحات گرافن ورقه‌ورقه‌شده، حتی معادل ۰۱/۰ درصد از این ماده، سختی پلیمر را تا ۳۳
درصد افزایش داد. این نانوکامپوزیت پلیمری جدید مبتنی بر گرافن، خواص مکانیکی و
گرمایی پلیمر را همانند نانولوله‌های کربنی عامل‌دارشده و حتی بهتر از آنها بهبود
می‌دهد و علاوه ‌بر آن استفاده از آن آسان‌تر و ارزان‌تر است.
کیت برینسون، یکی از این محققان، می‌گوید:« این برای اولین بار است که محققان
توانسته‌اند بهبود شدید خواص این چنینی را با مقادیر واقعاً کمی از مواد مبتنی بر
گرافیت شرح دهند. این صفحات گرافنی این توانایی را نیز دارند که به همان خوبی تغییر
دمای پایداری گرمایی، مانع نفوذ رطوبت و گاز به داخل پلیمر شوند و خواص مکانیکی را
بهبود دهند؛ به طوری که این پلیمر را بادوام کرده و آن را تبدیل به کاندیدای مناسبی
برای استفاده در کاربردهای متنوع از صنعت هواپیما و تجهیزات ورزشی گرفته تا پیل‌های
خورشیدی، می‌کند. من فکر می‌کنم این ماده توان بالقوه بسیار زیادی دارد. با توجه به
قابل دسترس بودن گرافیت و این خواصی که ما شرح داده‌ایم، این ماده جدید می‌تواند که
تحول بزرگی در کاربرد نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر کربن ایجاد کند.»
کار‌ بعدی این محققان مطالعه خاصیت الکترورسانایی این پلیمر است. آنها همچنین به
دنبال بهبود کیفیت و بهینه کردن نتایج با هدف ایجاد پلیمرهای رسانای شفاف از نظر
نوری هستند که از نظر ترمومکانیکی نیز پایدار می‌باشند.
نتایج این تحقیق تحت عنوان«صفحات گرافن عامل‌دارشده برای نانوکامپوزیت‌های پلیمری»
در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.