full stack javascript developer
0,0
рейтинг
30 июня 2014 в 23:37

Из графена научились делать гибкую и прочную нить

Хотя графен сам по себе весьма прочный материал, использовать эту прочность на макроуровне непросто. Хотя существуют варианты использования механических свойств графена в виде чешуек в толще материала, которые делают его прочнее, играя роль «арматуры», гораздо интереснее выглядит перспектива изготовления из графена волокон и нитей, из которых можно будет делать сверхпрочную ткань или верёвки, обладающие, к тому же, электропроводящими свойствами.

Учёным из университета штата Пенсильвания и университета Синсю в Японии удалось сделать из оксида графена нить, сравнимую по прочности с кевларом, и при этом очень гибкую и эластичную, с гладкой поверхностью и регулярной внутренней струкутрой. Такие нити можно легко скручивать и вязать на них узлы — это уникальный результат, ведь все предыдущие попытки давали хоть и прочные, но жёсткие и ломкие волокна. После отжига, в результате которого оксид графена теряет кислород и первращается в чистый графен, нити становятся более ломкими, зато приобретают высокую электропроводность.



Технология изготовления нитей довольно проста. Суспензия чешуек оксида графена выливается на пластину из тефлона и разглаживается до равномерной толщины с помощью тефлонового бруска и двух полосок скотча по краям, которые задают толщину слоя. Затем слой суспензии высыхает и на его месте образуется тонкая (2,9 мкм) плёнка из слипшихся чешуек. Длинные полосы такой плёнки затем скручиваются в нити толщиной от сотни микрометров до полутора миллиметров. Ключевой момент этой технологии — скручивается в нить полностью сухая плёнка, тогда как в предыдущих попытках скручивание происходило, когда плёнка ещё не высохла. Дело в том, что высохшая без натяжения плёнка имеет множество мелких морщинок, которые остаются в толщи нити после скручивания и играют роль «пружинок», делающих нить эластичной.



В исходную графеновую суспензию можно добавлять различные присадки, изменяющие свойства нитей, например волокна нейлона, деалющие нити более мягкими и гибкими, или серебряные нанопроволоки, которые значительно увеличивают электропроводность нитей. После отжига при высокой температуре проводимость такой легированной серебром графеновой нити сравнима с медным проводом, только нить гораздо легче и прочнее.

Статья с описанием технологии и свойств полученных нитей опубликована в майском номере журнала ACSNano.

Илья Сименко @ilya42
карма
469,7
рейтинг 0,0
full stack javascript developer

Самое читаемое

Комментарии (51)

  • +36
    С одной стороны — вроде нанотехнологии, а с другой стороны — тефлоновый брусок и скотч по краям…
    • +3
      Да, графен, он такой. Собственно, массовый интерес учёных к нему начался с открытия Геймом и Новоселовым простого способа его получения из графита, расщепляя его на чешуйки всё тем же скотчем. А недавно научились получать его суспензию с помощью блендера и жидкого мыла )
      • +7
        Синяя изолента наше всё:)
      • –11
        В России громче всех о графенах кричит Петрик. При всех… как бы это… особенностях Петрика, надо отдать должное — массовое сознание во многом знает о графенах именно благодаря ему.
        • +1
          Думаю, ему надо отдать должное за формироване в массовом сознании образа Роснанопила. Это да.
          • 0
            Сарказм, не?
            • 0
              Если честно, то сарказм в вашем коменте усмотреть крайне сложно.
              P.S. Я, если чего, не минусовал :)
    • +4
      Слава скотчу!
      • –1
        синему
        • 0
          Синяя — изолента, скотч или прозрачный, или серый ducktape :)
          Скорей всего синая изолента будет использоваться в роли присадки, для придания уникальных параметров графеновых нитей :)
          • –3
            перепишу очевиднее…
            САМЫЙ ХОРОШИЙ СИНИЙ СКОТЧ — ЭТО ИЗОЛЕНТА!!!
          • 0
            немножко грамнацизма: duct tape, утки здесь ни при чём
  • –15
    В качестве гипотезы: Детям штата Пенсильвания и Синсю в Японии, пока родителей не было дома, удалось вымазать оксидом графена стены и пол. Далее по тексту статьи.
  • +13
    Для космического лифта все еще маловато?
    • +12
      Конечно, где же столько скотча, жидкого мыла и тефлоновых брусков набрать :)
      • +1
        Даешь 144 000 км графенового троса за пятилетку!

        На самом деле поразительная новость, скорее бы уже начали строить космический лифт.
        • +6
          Вы не считаете, что этот путь развития технологии ужé оказался закрытым для человечества потому, что если подвесить лифт над экватором, то с ним станет разрушительно сталкиваться весь космический мусор на орбитах, пересекающих плоскость экватора? (То есть вообще весь мусор, следовательно.)
          • +4
            Так это же вариант сделать орбитальный пылесос на тросике!
            • +2
              Проблема в том, что очень много спутником находятся ниже ГСО, а для космического лифта нужен противовес выше ГСО. Т.е. мусором могут стать почти все спутники (МКС в том числе).

              PS доступными будут только орбиты кратные ГСО по периоду
            • 0
              Орбитальный трал.
            • 0
              Лазером, как сосули.
    • 0
      Тот же вопрос заинтересовал.
      На сколько я понимаю, ещё слишком топорные технологии.
      • 0
        Зато вполне поддающиеся автоматизации и без ограничения на длину. Можно вообще бесконечную верёвку делать при достаточно длинном конвейере — чтоб высыхать успевала.
  • +8
    Если указанная прочность правда, то это уже огромный прорыв. Поясню. Важнейшей характеристикой волокна является эластичность, т.к. она позволяет выдерживать динамические нагрузки. Кевлар, дайнема и т.д. сверхпрочные современные волокна практически не тянутся и поэтому динамическим нагрузкам сопротивляются плохо (пример такой нагрузки — ловля предмета при падении). Если данный материал обладает статической прочностью кевлара и одновременно является тянущимся, то это уже уникальное волокно с уникальными свойствами.
  • +5
    После отжига при высокой температуре проводимость такой легированной серебром графеновой нити сравнима с медным проводом, только нить гораздо легче и прочнее.


    Мне сразу же представились наушники, в которых провод не будет мирать по 10 лет… Эээх
    • 0
      Приличные наушники обычно имеют сменный провод. Перетёрся — купил новый и поменял.
      • +6
        Не увеличивайте энтропию без нужды
        • 0
          Может я тупой, но каким образом сменный шнур увеличивает энтропию? Он ее наоборот уменьшает, т.к. не нужно выкидывать устройство целиком, меняя только недорогой расходник, а дорогие излучатели использовать дольше.
          • 0
            Легкость смены провода ведет к тому, что а) производитель начинает оптимизировать удешевлять производство б) потребитель привыкает к модели «купил и выкинул».

            В результате пучок проводов в мусорке, потрачены деньги на производство, упаковку и доставку, а всего-то было нужно сделать по-уму с самого начала.
            • +1
              Какие смешные домыслы от недостатка осведомленности.
              Сменные провода появляются лишь у моделей наушников от $250 и выше (речь про «затычки»), штатный провод там всегда очень высокого качества и служит очень долго. Но стоимость даже очень хорошего провода при такой цене устройства — незначительная цифра, поэтому предполагается, что испорченный провод (а произойти это может по случайности, во время занятия спортом, по детской шалости и так далее) не должен приводить к порче дорогого изделия. Все это позволяет значительно снизить энтропию, а не увеличить её. Так яснее?
    • –2
      У наушников как правило рвется не провод, а помирает изоляция провода. Как вам замена медной жилы на графеновую поможет мне не понятно.
    • 0
      На самом деле, такой проводник может означать прорыв в электрических самолётах. Ведь медные провода для тех токов, которые нужны большим самолётам, весят очень много.
  • +2
    Мечта ассасина — удавка с подогревом до тыщщи градусов. Хоть пенопласт, хоть дерево резрезать.
    • +1
      Какая тысяча градусов? Это углерод.
      Химическая активность разных форм углерода убывает в ряду: аморфный углерод, графит, алмаз, на воздухе они воспламеняются при температурах соответственно выше 300—500 °C, 600—700 °C и 850—1000 °C.
      • 0
        Я вот тоже понять не могу. Оксид графена это CO или CO2?
        И как из газа делают нити?
        • 0
          Оксид графена это CO или CO2?

          CO. CO2 это диоксид :)
          • +1
            Он же «оксид алмаза», видимо.
      • 0
        Покрыть Вольфрамом или еще чем. Серебро внутри, оксид Алюминия снаружи.
    • +8
      image
      Как в Johnny mnemonic ;)
      • 0
        Интересно, можно ли считать такую нить моноволокном? )
        • 0
          Графеновую? Очевидно что нет.
      • 0
        Искал эту картинку, но так и не смог вспомнить из какого фильма. Спасибо за напоминание.
  • 0
    Практически скрит :)
  • 0
    Видимо, я один про леску подумал.
    • 0
      я как раз с этой же мыслью скроллил
      • 0
        представляешь, 0.1 с тестом 10 кг? :-)
        • +3
          плетеные лески (немонофильные) уже много лет как такие значения имеют, сам пользуюсь Berkley Whiplash Pro Crystal (Micro Dyneema):
          0,06mm - 10,6kg
          0,10mm - 14,1kg
  • +2
    Напомнило мономолекулярные нити из крысы из нержавеющей стали
  • +4
    Очень мне любопытно, что такое оксид графена, и как его можно отжечь. Ну, с точки зрения химии и теплового баланса реакций восстановления.
  • +3
    Вот хотелось бы рецепт производства в домашних условиях полностью с нуля
    Как сделать графен и его оксидом и т.д.
  • +1
    На мой взгляд — вся эта возня с суспнзиями — всего лишь получение материала, армированного микро-чешуйками графена, не более того. Каждая чешуйка на разрыв может быть и «прочнее стали», но контактируют чешуйки между собой так-же как и в графите, слепляются/разлепляются, а не формируют единую плоскую решетку атомов.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.