پژوهشگران چینی موفق شدند روشی برای تولید سریع و ساده ساختار گرافنی سه بعدی در آب پیدا کنند. این ساختار دارای خواص بسیار جالبی است به‌طوری که می‌تواند با ذخیره هیدروژن، به‌عنوان یک ابرخازن عمل کند یا به‌عنوان بستر کاتالیست مورد استفاده قرار گیرد.
تولید ساختارهای سه بعدی از گرافن
پژوهشگران چینی موفق شدند روشی برای تولید سریع و ساده ساختار گرافنی سه بعدی در آب پیدا کنند. این ساختار دارای خواص بسیار جالبی است به‌طوری که می‌تواند با ذخیره هیدروژن، به‌عنوان یک ابرخازن عمل کند یا به‌عنوان بستر کاتالیست مورد استفاده قرار گیرد.
گرافن یک ورقه از اتم‌های کربن است که به شکل ساختار لانه زنبوری وجود دارد. این شبکه از طریق خودآرایی می‌تواند ساختار دو بعدی ایجاد کرده و پتانسیل‌های کاربردی مختلفی داشته باشد. با این حال به‌دلیل کوچکی این ماده، استفاده از آن دارای محدودیت‌های است. میکروحفره‌های سه بعدی کربنی نظیر هیدروژل‌ها و آئروژل‌ها بسیار سبک بوده و همچنین دارای فضاهای زیادی برای ذخیره‌سازی هستند. این مواد مساحت سطحی بالا، هدایت الکتریکی و پایداری گرمایی بالایی دارند. تولید چنین ساختارهایی تحت شرایط ملایم بسیار چالش برانگیز بوده و با روش‌های فعلی تولید آنها مقرون به‌صرفه نبوده و نمی‌توان آنها را به تولید انبوه رساند.
لیفنگ یانگ و همکارانش از دانشگاه علم و فناوری در چین موفق شدند ساختار سه بعدی گرافنی را با استفاده از روش خودآرایی تهیه کنند. برای این کار آنها اکسید گرافن را در دمای ۹۵ درجه سانتیگراد با استفاده از احیاء شیمیایی ملایم در آب انجام دادند. در این فرآیند که در فشار اتمسفر و بدون به‌هم زدن انجام می‌گیرد، شکل گرافن با استفاده از مجاری راکتور در اشکال مختلف کنترل می‌شود. این تیم تحقیقاتی موفق شدند که با استفاده از این فرآیند شکل‌های سیلندری، گلابی و کروی ایجاد کنند.
لیفنگ یانگ می‌گوید این روش بسیار ساده بوده و هرگونه ساختار میکروسکوپی سه بعدی را می‌توان از گرافن در دمای اتاق و فشار اتمسفر ایجاد کرد.
در آزمایشات انجام شده، محققان دریافتند که موادی که آنها تولید کرده‌اند پایداری حرارتی، استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی بالا دارد. مقادیر بدست آمده از این آزمایشات بسیار شبیه هیدروژل گرافنی است که با روش هیدروترمال به‌دست آمده است. پایداری مکانیکی این ماده که با روش تست فشاری به‌دست آمده، قابل مقایسه با هیدروژل‌های پلیمری است که دارای پیوندهای اتصالی شیمیایی هستند.
تیم تحقیقاتی لیفنگ یانگ درصدد بررسی کاربردهای این ماده در ابرخازن‌ها، حسگرهای زیستی و کاتالیزورها است. آنها همچنین به‌دنبال ساخت کامپوزیت‌های گرافنی سه بعدی جدید هستند.
زیابو، یکی از محققان حوزه گرافن در دانشگاه ایالتی لویزیانا، می‌گوید این نوع مواد چند حفره‌ای میکروسکوپی بسیار جالب هستند به‌خصوص که اگر بخواهید از آنها در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای با استفاده از توسعه کاتالیست‌های جدید استفاده کنید.
