Графен помог создать легкий токопроводящий композит

Ученые из Университета Райса разработали токопроводящий композиционный материал на основе графена. По сравнению с другими композиционными материалами с добавлением никеля или углеволокна, способными проводить электричество, композит на основе графена имеет бо́льшую жесткость, лучшие токопроводящие свойства и небольшую массу. Подробности о новом материале опубликованы в ACS Nano, а краткое изложение работы ученых приводит издание Nano Werk.

При производстве современной электроники нередко необходимо использовать легкие токопроводящие композиционные материалы. Они могут применяться, например, для экранирования электроники или создания сложных многослойных плат. Токопроводящие свойства композитов можно регулировать добавлением проводящих электричество материалов, обычно углеволокна или металлической пыли. Увеличение доли таких добавок в конечном итоге может приводить к увеличению массы композита или даже существенному ухудшению его прочностных характеристик.

Исследователи предложили вместо традиционных основ для композитов использовать графен. Для производства нового композиционного материала исследователи использовали смесь полиакрилонитрила (традиционно применяется для производства углеволокна) и порошка никеля. Эту смесь затем спрессовали и нагрели до температуры, при которой полиакрилонитрил через цепочку реакций превратился в графен. После нагрева никель из заготовки вытравили химическим способом. В итоге ученые получили графеновую губку, полости которой затем в вакуумной камере заполнили полимером.

Получившийся композиционный материал по массе не отличался от обычного углеродного композита, но имел существенно большую токопроводность, которая составила около 14 сименсов на сантиметр. Позднее во время экспериментов исследователи добавили к графеновой губке углеродные нанотрубки, после чего залили ее полимером в вакуумной камере. В итоге получился композиционный материал с электрической проводимостью равной 41 сименсу на сантиметр.

В конце апреля текущего года исследователи из Великобритании представили бетон с добавлением графена, прочностные характеристики которого оказались существенно выше характеристик обычного бетона. Композит оказался на 146 процентов прочнее на сжатие, а его теплоемкость была на 88 процентов выше. Ученые создали образцы нового бетона, смешав суспензии графена с портландцементом, мелким песком и десятимиллиметровым заполнителем.