تولید ساختار اسفنجی با استفاده از اکسید گرافن

محققان روشی ارائه کرده‌اند که با استفاده از آن اسفنج‌هایی از جنس اکسیدگرافن ساخته می‌شوند. این ساختار اسفنجی نسبت به ساختارهای لایه‌ای عملکرد بهتری دارد.

محققان روشی ارائه کرده‌اند که با استفاده
از آن اسفنج‌هایی از جنس اکسیدگرافن ساخته می‌شوند. این ساختار اسفنجی نسبت
به ساختارهای لایه‌ای عملکرد بهتری دارد.

مدت‌هاست که توجه دانشمندان معطوف به ترکیب کردن گرافن و مشتقات آن با
ساختارهای سه بعدی ماکروسکوپی شده است با این کار می‌توان قدم‌های تازه‌ای
در بهره‌برداری از ورقه‌های گرافنی در حوزه‌های مختلف برداشت. در حال حاضر
بزرگترین مانع بر سر راه دانشمندان، یافتن راهی برای تولید انبوه این ماده
است به‌طوری که پس از تولید این مواد به یکدیگر نچسبند. نیروهای واندروالسی
موجب به‌هم چسبیدن و متجمع شد لایه‌های گرافن می‌شوند. جدا کردن این لایه
موجب کاهش عملکرد این مواد شده و همچنین برخی خواص آن نظیر مساحت سطحی را
کاهش می‌دهد.

 

 
 
بنابراین پژوهشگران به‌دنبال راهبردهایی
هستند که با استفاده از آن مانع از چسبیدن گرافن‌های به یکدیگر شوند. یکی
از این راهبردها استفاده از پرکننده‌ها است، موادی نظیر سورفاکتانت‌ها،
نانوذرات و پلیمرها. این گروه تحقیقاتی سال قبل راهبرد جدیدی را یافتند که
در آن برای جدا نگه‌ داشتن ورقه‌های گرافنی از توپ استفاده کردند این گروه
نتایج کار خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان

“Crumpled graphene balls for high surface area applications”
به چاپ
رساندند.

البته پیش از این گروه‌های مختلفی بدون استفاده از پرکننده اقدام به تولید
ساختارهای ماکروسکوپی گرافنی سه بعدی کرده بودند اما مساحت سطحی آنها
به‌دلیل متجمع شدن گرافن کم بود. راهبرد جدیدی که اخیرا به‌کارگرفته شده آن
است که با استفاده از بخار هیدرازین اکسید گرافن احیا شده ایجاد شود این
ساختار متخلخل بوده و لایه‌های گرافن در آن به‌صورت متراکم در کنار یکدیگر
قرار می‌گیرد از این ساختار انعطاف‌پذیر برای تولید ابر خازن‌ها و جاذب‌های
آلی انتخابی استفاده می‌شود. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان
“A Leavening Strategy to Prepare Reduced Graphene Oxide Foams” در نشریه
Advanced Materials به چاپ رسیده است.

اخیرا محققان فیلم‌های اکسید گرافن را به نحوی تولید کردند که لایه‌های
اکسید گرافن درون مخزن منوهیدرات هیدرازین معلق است، پس از ده ساعت گرمادهی
در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد لایه‌های اکسید گرافن به شکل ورقه‌هایی در آمده
که حالت اسفنجی دارد این ساختار سبک، متخلخل و دارای هدایت الکتریکی بالا
می‌باشد. کلید اصلی در تولید این ساختار جدید گرمادهی در محیط حاوی
هیدروزین است. نقش بخار هیدرازین، کمک به احیاء اکسید گرافن و تشکیل اکسید
گرافن احیا شده است.

برخلاف اکسید گرافن احیا شده لایه‌ای، اکسید گرافن احیا شده اسفنجی عملکرد
بهتری داشته و از آن به‌عنوان ماده انعطاف‌پذیر در جاذب‌های آلی استفاده
می‌شود.