3D-графен

08.02.2014

Сюебин Ван (Xuebin Wang) и Йошио Бандо (Yoshio Bando) из Японского Международного центра наноархитектоники материалов (WPI-MANA) совместно с коллегами из Японии и Китая создали новый метод получения 3D-графена с использованием пузырьков, надуваемых в растворе полимера глюкозы. Полученный 3D-графен обладает устойчивостью и отличной проводимостью.

Пластинки графена - очень прочные, легкие и имею отличную проводимость. Теоретически макроскопические объемные графеновые сборки должны сохранять свойства наноразмерных графеновых чешуек. Однако в недавних попытках создания 3D-графена была получена слабая проводимость, вызванная плохим контактом между пластинками графена. Также проблемой была потеря прочности, а самоподдерживаемый 3D-графен все еще не был создан.

Вдохновленный древним кулинарным искусством "надутого сахара", Бандо и его команда доказали, что сжатая, когерентная природа соединившихся пузырьков окажет влияние на прочность и проводимость, если графен можно будет структурировать таким же способом. Ученые создали сироп из обычного сахара и хлорида аммония. Они нагревали сироп, получая полимер на основе глюкозы, называемый меланоидин, который затем надувался в пузыри с помощью газов, освобождаемым аммонием. Команда обнаружила, что наилучшее качество конечного продукта получается при балансе на этой стадии разложения аммония и полимеризации глюкозы.

По мере роста пузырьков оставшийся сироп стекает со стенок пузырьков, уходя из пересечений трех пузырьков. При дальнейшем нагревании, раскислении и дегидрировании меланоидин постепенно графитизируется, чтобы образовать "сжатый графен" - когерентную 3D-структуру, состоящую из графеновых оболочек, связанных структурой сжатого графена, который, соответственно, образуется из первоначальных стенок пузырьков и каркаса пересечений.

Пузырьковая структура обеспечивает свободное движение электронов через сеть, что означает, что графен полностью сохраняет проводимость. Кроме того, механическая прочность и упругость 3D-графена оказались исключительно высокими - команде удалось сжать его до 80% от его начального размера при очень малых потерях проводящих свойств или стабильности.

Развивая свое открытие, Бандо и его команда в своей лаборатории устойчиво получали сжатый 3D-графен граммовых объемов стоимостью 0,5 долл./грамм. Обладая низкой стоимостью и высокой масштабируемостью, новый метод может найти множество применений в технике и электронике. Полученный в большом количестве продукт был выборочно применен в высокоэффективном суперконденсаторе. Его максимальная плотность энергии стала наибольшей среди графеновых 3D-водных суперконденсаторов - 106 Вт/кг. Это открывает невероятные перспективы для быстрого развития электрического транспорта и авиации.

<< Назад: Электронный аналог кошачьих усов 08.02.2014

>> Вперед: 3-симочный смартфон Explay Atom 07.02.2014

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива LT5522 - смеситель для переноса частоты сигнала 14.04.2003 Смеситель LT5522 от LINEAR TECHNOLOGY предназначен для переноса частоты сигнала в различных приложениях (как кабельные, так и радиочастотные телекоммуникации). Сигнал частоты от 1,2 до 2,3 ГГц переносится вниз до 600 МГц или вверх до 2,7 ГГц. Микросхема имеет высокую линейность передачи, потребление 280 мВ при напряжении питания от 4,5 до 5,25 В. Выпускается в корпусе QFN-16 размерами 4x4 мм.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026