Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont développé un processus unique en une seule étape pour obtenir une texturation tridimensionnelle (3D) du graphène et du graphite. En utilisant un substrat polymère à mémoire de forme activé thermiquement disponible dans le commerce, cette texturation 3D, ou « froisser, " permet d'augmenter la surface et ouvre les portes à des capacités étendues pour l'électronique et les biomatériaux.

"Fondamentalement, des contraintes intrinsèques sur le graphène froissé pourraient permettre de moduler les propriétés électriques et optiques du graphène, " a expliqué SungWoo Nam, professeur adjoint de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'Illinois. "Nous pensons que les surfaces de graphène froissées peuvent être utilisées comme électrodes de surface plus élevée pour les applications de batterie et de supercondensateur. En tant que couche de revêtement, Les nano-topographies texturées/froissées en 3D pourraient permettre des surfaces omniphobes/antibactériennes pour des applications de revêtement avancées."

Le graphène, une seule couche atomique d'atomes de carbone liés par sp2, a fait l'objet d'une recherche et d'un intérêt intensifs ces dernières années. Une combinaison de propriétés mécaniques exceptionnelles, grande mobilité des transporteurs, conductivité thermique, et l'inertie chimique, faire du graphène un matériau candidat de choix pour l'optoélectronique de nouvelle génération, électromécanique, et applications biomédicales.

"Dans cette étude, nous avons développé une nouvelle méthode pour contrôler le froissement du graphène et du graphite via une déformation contractile induite par la chaleur du substrat sous-jacent, " a expliqué Michael Cai Wang, un étudiant diplômé et premier auteur de l'article, "Hétérogène, Texturation tridimensionnelle du graphène, " qui a paru dans le journal Lettres nano . « Alors que le graphène présente intrinsèquement de minuscules ondulations dans des conditions ambiantes, nous avons créé des textures froissées larges et ajustables de manière personnalisée et évolutive."

« En plus simple, plus évolutif, et méthode sélective spatialement, cette texturation du graphène et du graphite exploite la transformation induite thermiquement des thermoplastiques à mémoire de forme, qui a été précédemment appliqué à la fabrication de dispositifs microfluidiques, modelage de film métallique, assemblage de nanofils, et applications robotiques d'auto-assemblage, " ajouta Nam, dont le groupe a déposé un brevet pour leur nouvelle stratégie. "La nature thermoplastique du substrat polymère permet également à la morphologie du graphène froissé d'être arbitrairement réaplatie à la même température élevée pour le processus de froissement."

"En raison du coût extrêmement bas et de la facilité de traitement de notre approche, nous pensons que ce sera une nouvelle façon de fabriquer des topographies à l'échelle nanométrique pour le graphène et de nombreux autres matériaux 2D et à couche mince. »

Les chercheurs étudient également les surfaces de graphène texturées pour les applications de capteurs 3D.

"La surface augmentée permettra des interactions encore plus sensibles et intimes avec les systèmes biologiques, conduisant à des appareils à haute sensibilité, " dit Nam.