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  • La mousse de graphène devient grande et résistante :le matériau renforcé de nanotubes peut être façonné, est très conducteur

    La mousse de graphène inventée à l'Université Rice est renforcée de nanotubes de carbone. Il peut supporter des milliers de fois son propre poids tout en rebondissant sur toute sa hauteur. Crédit :Groupe de touristes

    Un morceau de mousse de graphène conductrice renforcée par des nanotubes de carbone peut en supporter plus de 3, 000 fois son propre poids et rebondit facilement à sa hauteur d'origine, selon les scientifiques de l'Université Rice.

    Mieux encore, il peut être fait dans à peu près n'importe quelle forme et taille, ils ont rapporté, démontrant un morceau en forme de vis de la mousse hautement conductrice.

    Le laboratoire Rice du chimiste James Tour a testé son nouveau « graphène de barres d'armature » en tant que matériau hautement poreux, électrode conductrice dans les condensateurs au lithium-ion et l'ont trouvée mécaniquement et chimiquement stable.

    La recherche apparaît dans la revue American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS .

    Le carbone sous forme de graphène ultra-mince fait partie des matériaux les plus résistants connus et est hautement conducteur; les nanotubes de carbone multiparois sont largement utilisés comme renforts conducteurs dans les métaux, polymères et composites à matrice de carbone. Le laboratoire de Tour avait déjà utilisé des nanotubes pour renforcer des feuilles de graphène bidimensionnelles. Étendre le concept aux matériaux à grande échelle avait du sens, Tour dit.

    "Nous avons développé de la mousse de graphène, mais ce n'était pas assez dur pour le genre d'applications que nous avions en tête, donc utiliser des nanotubes de carbone pour le renforcer était une prochaine étape naturelle, ", a déclaré la tournée.

    Les structures tridimensionnelles ont été créées à partir d'un catalyseur de nickel en poudre, nanotubes multiparois enveloppés de surfactant et sucre comme source de carbone. Les matériaux ont été mélangés et l'eau évaporée; les pastilles résultantes ont été pressées dans une matrice en acier puis chauffées dans un four de dépôt chimique en phase vapeur, qui a transformé le carbone disponible en graphène. Après un traitement supplémentaire pour éliminer les restes de nickel, le résultat était une mousse tout carbone en forme de matrice, dans ce cas une vis. Tour a déclaré que la méthode sera facile à étendre.

    Les images au microscope électronique de la mousse ont montré que les couches extérieures partiellement décompressées des nanotubes s'étaient liées au graphène, ce qui explique sa force et sa résistance. La mousse de graphène produite sans barre d'armature ne pouvait supporter qu'environ 150 fois son propre poids tout en conservant la capacité de revenir rapidement à sa pleine hauteur. Mais le graphène d'armature s'est déformé de manière irréversible d'environ 25 % lorsqu'il est chargé de plus de 8, 500 fois son poids.

    Junwei Sha, un étudiant diplômé invité à Rice et un étudiant diplômé à l'Université de Tianjin, Chine, est l'auteur principal de l'article. Les co-auteurs de Rice sont les chercheurs postdoctoraux Rodrigo Salvatierra, Pei Dong et Yongsung Ji; étudiants diplômés Yilun Li, Tuo Wang, Chenhao Zhang et Jibo Zhang; l'ancien chercheur postdoctoral Seoung-Ki Lee; Pulickel Ajayan, président du Département de science des matériaux et nano-ingénierie, le professeur Benjamin M. et Mary Greenwood Anderson en ingénierie et professeur de chimie; et Jun Lou, professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie. Naiqin Zhao, professeur à l'Université de Tianjin et chercheur au Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, Tianjin, est également co-auteur. La tournée est le T.T. et W.F. Chaire Chao en chimie ainsi que professeur d'informatique et de science des matériaux et nano-ingénierie à Rice.

    • Une image au microscope du graphène de barres d'armature montre des coquilles de carbone, nanotubes de carbone multiparois et graphène bidimensionnel. Crédit :Groupe de touristes

    • La mousse de graphène inventée à l'Université Rice est renforcée de nanotubes de carbone. Il peut supporter des milliers de fois son propre poids tout en rebondissant sur toute sa hauteur. Crédit :Tour Group/Rice University




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