Структура графенового аерогеля.
Новий спосіб виготовляти аерогелі на основі оксиду графена розроблений дослідниками з каліфорнійських наукових центрів. Отриманий аерогель на основі висококристалічного графену повною мірою реалізує потенціал цього матеріалу.
Аерогелі завдяки комплексу характеристик - великій площі поверхні, низькій щільності та ультратонким порам - широко використовуються в різних наукових і промислових завданнях. Створені раніше аерогелі на основі оксиду графена являють собою значний прогрес порівняно з традиційними вуглецевими аерогелями. Однак при цьому за своїми властивостями вони значно поступаються графеновим аркушам через низьку кристалізацію.
Зазвичай графенові аерогелі виготовляються шляхом загустування суспензії оксиду графена, при якому він частково відновлюється і утворює пористу тривимірну мережу всередині рідини. Після видалення рідини залишається суха тривимірна графенова структура. Браком цього методу є те, що одержувані шари графену істотно поступаються за своїми механічними та електричними характеристиками графену, виробленому за допомогою механічного відшарування або хімічного осадження з газової фази.
Група дослідників з Каліфорнійського університету та Ліверморської національної лабораторії запропонувала новий метод виготовлення з оксиду графена аерогеля, який містить високоякісні шари кристалічного графена. Метод команди передбачає спочатку утворення гелю водної суспензії оксиду графена при помірних температурах близько 80 ° C в основній гідроокисі амонію. Потім гель висушується з використанням надкритичного діоксиду вуглецю, після чого проводиться випалювання гелю при температурі 1050 ° C в азотному середовищі.
«На даному етапі ми маємо звичайний аерогель з оксиду графена, - пояснює один з керівників роботи Маркус Ворслі (Marcus Worsley) з Ліверморської лабораторії. - Щоб отримати висококристалічний гель, ми додали ще один етап випалу в гелії при температурі понад 1500 ° C».
Зображення, отримані за допомогою електронної мікроскопії, показали, що віднині гель складається переважно з висококристалічного графена в один або кілька шарів. Високоякісні графенові шари в новому аерогелі забезпечують його стабільність при високих температурах, більш міцні і володіють кращими електричними властивостями - порівняно з графеном в традиційних графенових аерогелях.
Автори роботи стверджують, що можливі області застосування нового матеріалу включають каталізатори і пристрої накопичення енергії, зокрема, суперконденсатори і акумулятори, а також пристрої опріснення води, датчики і композитні матеріали.
