Une équipe de chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute a développé une nouvelle technique assistée par microfluidique pour développer des fibres de graphène macroscopiques hautes performances. Fibre de graphène, un membre récemment découvert de la famille des fibres de carbone, a des applications potentielles dans divers domaines technologiques, du stockage d'énergie, électronique et optique, électromagnétique, conducteur thermique et gestion thermique, aux applications structurelles.

Leurs conclusions sont publiées dans un nouveau numéro de Nature Nanotechnologie . Il a toujours été difficile d'optimiser simultanément les propriétés thermiques/électriques et mécaniques des fibres de graphène. Cependant, l'équipe Rensselaer a démontré sa capacité à faire les deux.

Les fibres de graphène macroscopiques peuvent être fabriquées par assemblage fluidique à partir de feuilles d'oxyde de graphène 2D dispersées dans des solutions aqueuses formant des cristaux liquides lyotropes. De forts confinements de forme et de taille sont démontrés pour un contrôle fin de l'alignement et de l'orientation de la feuille de graphène, critique pour la réalisation de fibres de graphène à haute température, électrique, et propriétés mécaniques. Cette méthode d'assemblage microfluidique offre également la possibilité d'adapter les microstructures des fibres de graphène en contrôlant les modèles d'écoulement.

« Le contrôle de différents modèles d'écoulement offre une opportunité et une flexibilité uniques pour adapter les structures de graphène macroscopiques à partir de fibres et de tubes de graphène parfaitement alignés à une architecture ouverte 3D avec un agencement de feuilles de graphène aligné verticalement, " a déclaré Jie Lian, professeur au département de mécanique Rensselaer, Aérospatial, and Nuclear Engineering (MANE) et l'auteur principal de l'article.

Le dernier article s'appuie sur les travaux du groupe de Lian précédemment publiés dans Science en 2015. Ce travail, qui est parrainé par la National Science Foundation, est une collaboration avec d'autres chercheurs de MANE, dont le professeur agrégé Lucy Zhang et le professeur Suvranu De, qui dirige le département.

"Cette recherche ouvre la voie à de nouvelles sciences pour optimiser l'assemblage et la microstructure des fibres pour développer des fibres de graphène hautes performances, " a déclaré Lian. " Cette approche pourrait être étendue à d'autres matériaux pour fabriquer des structures hiérarchiques pour diverses applications fonctionnelles. "