Ученые создали графеновые волокна

Как известно, графен – сам по себе материал из категории очень прочных. Однако проблема в том, что использовать эту прочность на макроуровне – задача не из простых. Впрочем, сразу необходимо отметить, что на сегодня известны варианты применения механических свойств графена в виде чешуек в толще материала. Как показал опыт, они делают его более прочным. Ведь они берут на себя роль «арматуры». 

 

Однако перспектива производить из графена непосредственно волокна и нити выглядит более интересно. Ведь в таком случае из этих нитей можно будет изготавливать ткань или веревку высокой прочности. Интересно и то, что они будут дополнительно обладать электропроводящими свойствами.

 

Ученые из университета штата Пенсильвания и университета Синсю в Японии все-таки сумели изготовить из оксида графена нить, которую по прочности можно сравнить с кевларом. Примечательно, что при этом нить очень гибкая и эластичная. Ко всему у нее гладкая поверхность. Она обладает регулярной внутренней структурой. 

 

Если исходить из указанных свойств, то легко представить, как такие нити легко скрутить, как вязать на них узлы. Это уникальный результат, поскольку все попытки, предпринятые ранее, позволяли получать пусть даже и прочные, но жесткие и ломкие волокна. Можно произвести отжиг материала. Но при этом оксид графена теряет кислород и превращается в чистый графен. И тогда нити становятся более ломкими. Однако у них появляется высокая электропроводность.

 

 

Технология, с помощью которой можно получить такие нити, предельно проста. Суспензию чешуек оксида графена выливают на пластину из тефлона. Потом ее разглаживают до равномерной толщины. Для этого используют тефлоновый брусок и две полоски скотча по краям. Они задают толщину слоя. 

 

Как только слой суспензии высыхает, на его месте образуется тонкая (2,9 мкм) пленка, образованная из слипшихся чешуек. Длинные полосы такой пленки потом уже можно будет скрутить в нити, толщина которых от сотни микрометров до полутора миллиметра. 

 

Ключевым моментом в этой технологии является процесс скручивания в нить полностью сухой пленки. А ведь во всех предыдущих предпринятых попытках к скручиванию приступали, когда пленка еще не высохла. 

 

Здесь необходимо объяснить, что у высохшей без натяжения пленки есть множество мелких морщинок. Они остаются в толщи нити после скручивания. И на них возлагается важная роль «пружинок», которые и позволяют сделать нить эластичной. 

 

Исходная графеновая суспензия допускает добавление различных присадок, которые изменяют свойства нитей. После того, как произведен отжиг при высокой температуре, проводимость графеновой нити, легированной серебром, можно сравнить с медным проводом. Только при этом нить намного легче и прочнее.