Бумага сильнее оксида графена » выполнены с более слабыми блоками

Хочу сделать супер сильный материал из нано-строительных блоков? Начните с высоким качеством строительные блоки, верно?

Плохого-по крайней мере, при работе с «хлопья» оксида графена (го).

Новое исследование ученых из Северо-Западного университета показывает, что лучше идти «бумаги» могут быть сделаны путем смешивания сильной, твердой идем хлопья со слабыми, пористыми перейти хлопья. Находка будет способствовать производству более высокого качества идут материалы, и она проливает свет на общие проблемы в области технологии материалов: как построить нано-материала в макроскопическом материал без потери своих полезных свойств.

«Выражаясь по-человечески, сотрудничество очень важно», — сказал Цзясин Хуан, северо-западный Инженерный профессор материаловедения и инженерии, который возглавлял исследование. «Отличные игроки все еще могут сделать плохой команды, если они не работают хорошо вместе. Здесь мы добавим некоторые, казалось бы, более слабые игроки, и они укрепляют весь коллектив».

Исследование было четырехстороннем сотрудничестве. В дополнение к Хуан, остальные три группы принимали участие, возглавляемая Горацио Эспиноза, профессор машиностроения в Маккормик инженерная школа; SonBinh Нгуен, профессор химии в Северо-Западном; и Тэ Хи Хан, бывший постдок исследователь в университете, который в настоящее время профессор органической и нано инженерии Университета Ханьянг, Южная Корея.

Исследование было опубликовано сегодня в природе связи.

Высокотехнологичные бумаги

Go-это производная от графита, который может быть использован, чтобы сделать двумерный, супер-материала графена. Так идти легче сделать, ученые изучают его в качестве модели материала. Как правило, он поставляется в виде дисперсии мелких хлопьев в воде. Из одного конца в другой, каждая снежинка-это меньше толщины человеческого волоса и толщиной в один нанометр.

Когда решения идут хлопья заливают на фильтре, а вода удаляется, тонкой «бумаги» формируется, как правило, несколько сантиметров в диаметре с толщиной менее или равной 40 мкм. Межмолекулярные силы удерживают хлопья вместе, ничего больше.

Сила от слабости

Ученые могут сделать сильный идти в один слои, но наслоения чешуек в бумажной форме, не слишком хорошо работать. Во время тестирования влияние отверстий на прочность идут хлопья, Huang и его коллеги нашли решение.

С помощью смеси нашатырного спирта и перекиси водорода, исследователи химически «вытравили» отверстия в хлопья. Шелушится левый замачивания одного до трех часов были значительно слабее, чем ООН-вытравленный хлопья. После пяти часов замачивания, шелушится стал настолько слабы, они не могли быть измерены.

Затем, команда нашли что-то удивительное: бумага изготавливается из ослабленных шелушится был сильнее, чем ожидалось. На одном уровне слоя, один час травления пористых хлопьев, например, было 70 процентов слабее, чем твердые хлопья, но бумага из этих хлопьев был только на 10% слабее, чем бумага, изготовленная из твердых хлопьев.

Все стало еще интереснее, когда команды смешанные твердые и пористые хлопья вместе, сказал Хуан. Вместо того, чтобы ослабить бумаги, сделанные исключительно из твердых хлопьев, добавлением 10 или 25 процентов от слабых хлопья укрепили его примерно на 95 и 70% соответственно.

Эффективное соединение

Если идти листов может быть приравнено к алюминиевой фольге, сказал Хуан, заставляя идти бумаги как складывать фольгу, чтобы сделать толстой алюминиевой плиты. Если вы начинаете с больших листов алюминиевой фольги, имеются хорошие шансы, что многие морщинки, препятствует плотной укладке между листами. С другой стороны, небольшие листы не мните легко. Они вместе хорошо, но создавать плотные штабеля, которые не очень хорошо интегрированы с другими плотные штабеля, создавая пустоты в Go бумага, где он может легко сломаться.

«Слабые хлопья варп, чтобы заполнить те пустоты, что улучшает распределение сил по всему материалу,» сказал Хуан. «Это напоминание о том, что сила отдельных отрядов-это только часть уравнения; эффективное взаимодействие и распределение напряжений одинаково важны.»

Этот вывод будет непосредственно применяться для других двумерных материалов, таких как графен, Хуан сказал, а также приведет к разработке более высокого качества идут продукты. Он надеется, чтобы проверить его на ходу волокон далее.

Управление военно-морских исследований (ONRN000141612838) поддержал эту работу.