Giấy siêu bền làm từ oxide graphene
Một loại vật liệu mới gọi là "giấy" oxide graphene đã được tạo ra, nó có thể gấp được, vò được và ở một mức độ nào đó có thể co dãn được. Mặc dù có cùng độ dày như giấy thường nhưng nó rất dai và cực kỳ bền. Các nhà khoa học tin rằng loại vật liệu mới này có thể thích hợp cho các ứng dụng như lưu trữ phân tử, các vật dẫn ion và các siêu tụ điện. (Nature 448 457)
Lần đầu tiên được phân lập vào năm 2004, graphene là một lớp than chì có độ dày 1 nguyên tử, nó có những tính chất điện học độc nhất vô nhị và rất bền. Mới đây, một nhóm nhà khoa học ở Đại học Northwestern của Hoa Kỳ đã khám phá ra rằng, những lượng lớn graphene được oxi hóa có thể được “dệt” lại với nhau để tạo ra một loại “giấy” dai và bền hơn các vật liệu mỏng khác.
“Giấc mơ của tôi là tách cấu trúc than chì thành những lớp riêng biệt rồi lại ghép chúng lại theo những cách khác nhau,” Rodney Ruoff, một thành viên của nhóm nghiên cứu nói.
Để làm điều này, nhóm của Ruoff đã oxi hóa than chì để tạo ra “oxide” than chì, tức là mỗi nguyên tử carbon trong một nửa số nguyên tử của cấu trúc được gắn với một nguyên tử oxy. Khi loại oxide này được trộn với nước, những nguyên tử oxy sẽ đẩy các phân tử nước. Sự “giằng co kéo đẩy” này sẽ “chẻ” oxide thanh chì thành các lớp riêng biệt – chúng chính là oxide graphene. Các nhà khoa học sử dụng một lớp màng để lọc hỗn hợp thu được, từ đó họ có thể thu được nguyên liệu để làm ra giấy oxide graphene.
Than chì thông thường có cấu trúc khá yếu, do đó chỉ cần một lực nhỏ để tách nó ra thành các lớp. Ngược lại, khi các lớp này được đan vào nhau để tạo thành loại “giấy” mới, sự chịu lực sẽ được phân bố đều qua toàn bộ cấu trúc. Điều này khiến nó trở nên bền hơn các phiến than chì và loại “giấy bucky”-làm từ các ống nano carbon. Trên thực tế, theo lời Ruoff, chỉ có kim cương mới khoẻ hơn loại vật liệu mới này.
Một điều quan trọng là, loại giấy này có thể được điều chỉnh thành phần hóa học bằng việc thay đổi lượng oxy trên các lớp. Chẳng hạn, việc giảm lượng oxy sẽ có thể biến nó từ một vật cách điện thành một vật dẫn điện tốt. Hơn nữa, loại giấy này có thể được pha trộn với các polymer, gốm và kim loại để tạo ra các vật liệu tổ hợp mới.
“Giấc mơ của tôi là tách cấu trúc than chì thành những lớp riêng biệt rồi lại ghép chúng lại theo những cách khác nhau,” Rodney Ruoff, một thành viên của nhóm nghiên cứu nói.
Để làm điều này, nhóm của Ruoff đã oxi hóa than chì để tạo ra “oxide” than chì, tức là mỗi nguyên tử carbon trong một nửa số nguyên tử của cấu trúc được gắn với một nguyên tử oxy. Khi loại oxide này được trộn với nước, những nguyên tử oxy sẽ đẩy các phân tử nước. Sự “giằng co kéo đẩy” này sẽ “chẻ” oxide thanh chì thành các lớp riêng biệt – chúng chính là oxide graphene. Các nhà khoa học sử dụng một lớp màng để lọc hỗn hợp thu được, từ đó họ có thể thu được nguyên liệu để làm ra giấy oxide graphene.
Than chì thông thường có cấu trúc khá yếu, do đó chỉ cần một lực nhỏ để tách nó ra thành các lớp. Ngược lại, khi các lớp này được đan vào nhau để tạo thành loại “giấy” mới, sự chịu lực sẽ được phân bố đều qua toàn bộ cấu trúc. Điều này khiến nó trở nên bền hơn các phiến than chì và loại “giấy bucky”-làm từ các ống nano carbon. Trên thực tế, theo lời Ruoff, chỉ có kim cương mới khoẻ hơn loại vật liệu mới này.
Một điều quan trọng là, loại giấy này có thể được điều chỉnh thành phần hóa học bằng việc thay đổi lượng oxy trên các lớp. Chẳng hạn, việc giảm lượng oxy sẽ có thể biến nó từ một vật cách điện thành một vật dẫn điện tốt. Hơn nữa, loại giấy này có thể được pha trộn với các polymer, gốm và kim loại để tạo ra các vật liệu tổ hợp mới.
Theo Physics Web
Tác giả
(Visited 4 times, 1 visits today)