روشی ساده و ارزان برای ترکیب گرافن با پلاستیک

در یک پژوهش مشترک، محققان موفق به تولید ماده هیبریدی از پلاستیک و گرافن شدند. این پروژه که به FUNgraphen موسوم است به‌دنبال ارائه فناوری‌هایی است که با استفاده از نوعی خاص از کربن بوجود می‌آید. در واقع محققان این پروژه ماکرومولکول‌های جدیدی از کربن را ایجاد کرده در نهایت کامپوزیت‌های مولکولی با ویژگی‌های ویژه ارائه کردند. این مولکول‌ها مشتقات گرافنی هستند. روش‌هایی که پیش از این برای وارد کردن گرافن به پلاستیک به کار گرفته می‌شد بسیار گرانقیمت و پیچیده بوده به‌طوری که ارزش تجاری چندانی نداشته است. اما اخیرا یک گروه تحقیقات آلمانی از دانشگاه فرایبورگ به رهبری رولف مولهاپت موفق به ترکیب گرافن با پلاستیک شده است. این روش به‌نحوی است که می‌توان پلاستیک را در مقیاس انبوه و چندین کیلوگرم تولید کرد.

محققان این پروژه گرافنی را که از گرافیت به‌دست آمده به‌صورت فیزیکی و شیمیایی به پلیمرها متصل کردند در نتیجه مولکول‌های بزرگ کربنی به‌دست آمد که به آنها ماکرومولکول گفته می‌شود. این ماکرومولکول‌های کربنی سبک، رسانا، تجدیدپذیر و زیست سازگار هستند. همچنین نسبت به گرما، موادشیمیایی و تابش مقاوم بوده و نسبت به سیالات و گازها نفوذ ناپذیراند. 

علاوه‌براین محققان مقداری از این مولکول‌های بزرگ کربنی را در آب، حلال‌ها غیرسمی و پلاستیک‌ها متفرق کردند و با این کار محلول‌هایی پایدار ایجاد کردند بدون این که نیاز به عوامل دیسپرس کننده وجود داشته باشد. از این مخلوط می‌توان برای پوشش‌دهی سطوح، ایجاد پوشش‌های کربنی رسانا و الگوهای میکرومقیاس رسانا استفاده کرد. در این فرآیندها کربن می‌تواند جایگزین مواد رسانا و گرانقیمتی نظیر پالادیم و ایندیم شود. کاربردهای این فناوری بسیار متنوع خواهد بود از آن برای تولید قطعات الکترونیکی قابل چاپ، کاتالیست‌های قابل چاپ و تولید مواد شیمیایی می‌توان استفاده کرد. از سوی دیگر استحکام مکانیکی لایه‌های ایجاد شده با این مواد بسیار بیشتر از لایه‌های اکسید قلع ایندیم است. با این روش محققان موفق شدند پلاستیک‌هایی مستحکم رسانا، مقاوم در برابر تابش و نفوذناپذیر در برابر گازها و سیالات ایجاد کنند.

این کامپوزیت گزینه مناسبی برای تولید تانک‌های سوختی و خطوط لوله می‌باشد. این تانک‌ها و خطوط در برابر تداخل‌های الکترومغناطیس مقاوم بوده و مصرف سوخت اتومبیل را در جابه‌جایی مواد سوختی کاهش می‌دهد.