L :Un rendu d'artiste de la dorure au graphène sur le cercueil moyen de Toutankhamon (photographie originale copyright :Griffith Institute, Université d'Oxford). R :L'image au microscope d'un cristal de graphène est montrée sur la feuille de palladium. Bien que le graphène n'ait qu'un seul atome d'épaisseur, on peut l'observer au microscope électronique à balayage. Ici, un petit cristal de graphène est montré pour observer ses bords. L'équipe produit des feuilles où le graphène recouvre entièrement la surface métallique. Crédit :Institut Griffith, Université d'Oxford
La dorure est le processus de revêtement d'artefacts complexes avec des métaux précieux. Les anciens Égyptiens et les Chinois enduisaient leurs sculptures de minces films métalliques à l'aide de dorures - et ces sculptures dorées ont résisté à la corrosion, porter, et la dégradation de l'environnement pendant des milliers d'années. Les cercueils moyen et extérieur de Toutankhamon, par exemple, sont dorés à la feuille d'or, comme le sont de nombreux autres trésors antiques.
Dans une nouvelle étude, Sameh Tawfick, professeur adjoint de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, inspiré par ce procédé ancien, a ajouté une seule couche d'atomes de carbone, connu sous le nom de graphène, sur des feuilles de métal, doublant la qualité protectrice de la dorure contre l'usure.
L'étude, "Dorure au graphène :synthèse rapide par dépôt chimique en phase vapeur du graphène sur des feuilles métalliques minces, " est publié dans la revue Matériaux fonctionnels avancés . Les chercheurs ont recouvert de fines feuilles métalliques de palladium avec une seule couche de graphène.
Feuilles de métal, ou foils, offrent de nombreux avantages en tant que matériau de revêtement évolutif, y compris leur disponibilité commerciale en gros rouleaux et leur prix relativement bas. En collant une seule couche de graphène aux feuilles, Tawfick et son équipe ont démontré des avantages inattendus, y compris une résistance mécanique renforcée. Leur travail présente des opportunités intéressantes pour les applications de revêtement de protection sur de grandes structures comme les bâtiments ou les coques de navires, surfaces métalliques de l'électronique grand public, et de petits objets ou bijoux précieux.
"L'ajout d'une couche supplémentaire d'atomes de graphène sur le palladium l'a rendu deux fois plus résistant aux indentations que les feuilles nues seules, " a déclaré Tawfick. " C'est aussi très attrayant du point de vue des coûts. La quantité de graphène nécessaire pour recouvrir les structures dorées du Carbide &Carbon Building à Chicago, par exemple, serait de la taille d'une tête d'épingle."
En outre, l'équipe a développé une nouvelle technologie pour faire pousser du graphène de haute qualité directement sur la surface de 150 feuilles de palladium fines, en seulement 30 secondes. En utilisant un processus appelé dépôt chimique en phase vapeur, dans lequel la feuille métallique est traitée dans un 1, Four 100°C, la feuille de palladium nue joue le rôle de catalyseur, permettant aux gaz de réagir rapidement.
"Le dépôt chimique en phase vapeur du graphène nécessite une température très élevée, qui pourrait faire fondre les feuilles ou les faire perler par un processus appelé démouillage à l'état solide, " dit Kaihao Zhang, doctorat candidat en MechSE et auteur principal de l'étude. "Le procédé que nous avons développé dépose le graphène assez rapidement pour éviter une dégradation à haute température, c'est évolutif, et il produit du graphène de très haute qualité."
