Les feuilles de graphène sont extrêmement résistantes, léger et excellent pour conduire l'électricité. Théoriquement, Les assemblages macroscopiques de graphène tridimensionnel devraient conserver les propriétés des flocons de graphène à l'échelle nanométrique. Cependant, Les récentes tentatives de fabrication de graphène 3D ont entraîné une faible conductivité en raison d'un mauvais contact entre les feuilles de graphène. La perte de force est également un problème, et le graphène 3D autoportant n'a pas encore été produit.

Maintenant, Xuebin Wang et Yoshio Bando au World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) du Japon, avec des collègues à travers le Japon et la Chine, ont créé une nouvelle façon de fabriquer du graphène 3D en utilisant des bulles soufflées dans une solution de glucose polymère. Le graphène 3D résultant est robuste et conserve une excellente conductivité.

Inspiré de l'art culinaire ancien du « sucre soufflé », Bando et son équipe ont estimé que le pavané, La nature cohérente des bulles conjointes se prêterait à la force et à la conductivité si le graphène pouvait être structuré de la même manière. Les chercheurs ont créé un sirop de sucre ordinaire et de chlorure d'ammonium. Ils ont chauffé le sirop, générer un polymère à base de glucose appelé mélanoïdine, qui a ensuite été soufflé en bulles à l'aide des gaz libérés par l'ammonium. L'équipe a découvert que le produit final de la meilleure qualité résultait d'un équilibre entre la décomposition de l'ammonium et la polymérisation du glucose au cours de cette étape.

Au fur et à mesure que les bulles grossissaient, le sirop restant égoutté des parois des bulles, laissant dans les intersections de trois bulles. Sous un chauffage supplémentaire, désoxydation et déshydrogénation, la mélanoïdine s'est progressivement graphitée pour former du « graphène à entretoises » :une structure 3D cohérente composée de membranes de graphène reliées par des cadres d'entretoises en graphène, qui résultaient respectivement des parois de bulles originales et des squelettes intersectionnels.

La structure en bulle permet la libre circulation des électrons dans tout le réseau, ce qui signifie que le graphène conserve une conductivité totale. Pas seulement ceci, mais la résistance mécanique et l'élasticité du graphène 3D sont extraordinairement robustes - l'équipe a pu le compresser jusqu'à 80 % de sa taille d'origine avec peu de perte de propriétés conductrices ou de stabilité.

Suite à leur découverte, Bando et son équipe ont produit de manière fiable du graphène 3D au niveau du gramme avec un coût de 0,5 $ par gramme dans leur laboratoire. Le low cost, la grande évolutivité de cette nouvelle méthode pourrait avoir de nombreuses applications en ingénierie et en électronique. Sélectivement, le produit abondant a été appliqué comme un super-condensateur très efficace; sa densité de puissance maximale est la plus élevée parmi les supercondensateurs aqueux à base de graphène 3D, Californie. 10^6 W/kg. Cela éclaire un avenir incroyable pour le démarrage rapide des véhicules électriques et le lancement des avions.