Ученые синтезировали мультиграфен при комнатной температуре

Ученым НИТУ «МИСиС» удалось синтезировать мультиграфеновые пленки при комнатной температуре. Мультиграфен можно будет наносить на поверхность легкоплавких металлических порошков, создавая уникальные 3Д-композиты

Работа опубликована в журнале Materials Chemistry and Physics [1].

Графен улучшает механические и функциональные свойства композитных материалов, повышая их тепло- и электропроводность, механическую прочность. Из них, например, изготавливают сложные детали в аэрокосмической промышленности методом 3Д-печати. Наиболее простым способом, чтобы получить графен, является метод микромеханического расслоения графита, который был предложен лауреатами Нобелевской премии 2011 года Геймом и Новоселовым. Однако такой способ малопроизводителен и применяется преимущественно в лабораторных исследованиях.

Графен можно получить электрохимическим способом из расплавленных солей. Однако такой процесс происходит при температуре 500-700⁰C, при которой исключается возможность, чтобы графен осаждался на частицы легкоплавких металлов, таких как алюминий. Это значительно сужает круг композитных материалов, модифицированных графеном.

Ученые из лаборатории «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС» разработали новую низкотемпературную технологию, которая позволяет произвести мультиграфен и нанести его на силуминовые (сплав на основе алюминия и кремния) порошки, из которых изготавливают композитные материалы методом 3Д-печати.

«Необходимо было произвести значительное количество порошкового композитного материала на основе графена и силумина для 3Д-печати. Для этого мы осаждали графен из слабого раствора серной кислоты с добавлением сахарозы электрохимическим способом. Температура раствора не превышала 25-30⁰C»,

- рассказал соавтор исследования, инженер кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Сергей Ерёмин.

По словам разработчиков, с помощью этой технологии можно регулировать толщину слоя графена и равномерно распределять его в порошке. В дальнейшем коллектив разработчиков планирует усовершенствовать технологию, научившись контролировать толщину графеновых слоев и получать непрерывные графеновые пленки.

Также с помощью этой технологии можно производить графен с высокой удельной площадью поверхности. С его помощью можно значительно улучшить сорбирующие качества фильтрующих материалов. Если модифицировать его наночастицами серебра или меди, то к высоким фильтрующим свойствам добавится и бактерицидный эффект. Фильтры на основе графеновых порошков можно будет применять для очистки воды и воздуха в промышленных и бытовых условиях.

Исследования ведутся в рамках выполнения проекта РНФ 19-79-30025.

Ссылки: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124673

Источник: НИТУ «МИСиС»