Les scientifiques de l'Université Rice ont combiné le graphène induit par laser avec une variété de matériaux pour fabriquer des composites robustes pour une variété d'applications. Crédit :Tour Group/Rice University
Graphène induit par laser (LIG), une mousse floconneuse de carbone à épaisseur atomique, possède de nombreuses propriétés intéressantes en soi, mais acquiert de nouveaux pouvoirs dans le cadre d'un composite.
Les laboratoires du chimiste James Tour de l'Université Rice et de Christopher Arnusch, professeur à l'Université Ben Gourion du Néguev en Israël, a introduit un lot de composites LIG dans la revue American Chemical Society ACS Nano qui mettent les capacités du matériau dans des emballages plus robustes.
En infusant du LIG avec du plastique, caoutchouc, ciment, cire ou autres matériaux, les laboratoires ont fabriqué des composites avec un large éventail d'applications possibles. Ces nouveaux composites pourraient être utilisés dans l'électronique portable, en thermothérapie, dans le traitement de l'eau, dans les travaux d'antigivrage et de dégivrage, dans la création de surfaces antimicrobiennes et même dans la fabrication de dispositifs de mémoire à accès aléatoire résistifs.
Le laboratoire Tour a créé le LIG pour la première fois en 2014 lorsqu'il a utilisé un laser commercial pour brûler la surface d'une fine feuille de plastique ordinaire, polyimide. La chaleur du laser a transformé un éclat de matériau en flocons de graphène interconnectés. Le processus en une étape a fait beaucoup plus de matériel, et à moindre frais, que par dépôt chimique en phase vapeur traditionnel.
Depuis, le laboratoire Rice et d'autres ont élargi leur enquête sur le LIG, même laisser tomber le plastique pour le faire avec du bois et de la nourriture. L'année dernière, les chercheurs de Rice ont créé de la mousse de graphène pour sculpter des objets en 3D.
Graphène induit par laser, produit via une méthode développée à l'Université Rice, peut être combiné avec d'autres matériaux pour les composites. Les matériaux résultants sont prometteurs pour l'électronique, applications d'antigivrage et de chauffage. Crédit :Tour Group/Rice University
"LIG est un excellent matériau, mais ce n'est pas robuste mécaniquement, " dit Tour, qui a co-écrit un aperçu des développements de graphène induits par laser dans le Comptes de la recherche chimique revue l'année dernière. "Vous pouvez le plier et le fléchir, mais vous ne pouvez pas vous frotter la main dessus. Ça va se cisailler. Si vous faites ce qu'on appelle un test de scotch dessus, beaucoup d'entre eux sont supprimés. Mais quand vous le mettez dans une structure composite, ça durcit vraiment."
Pour faire les composites, les chercheurs ont versé ou pressé à chaud une fine couche du second matériau sur du LIG attaché au polyimide. Lorsque le liquide a durci, ils ont retiré le polyimide de l'arrière pour le réutiliser, laissant l'incrusté, le graphène connecté s'écaille derrière.
Les composites souples peuvent être utilisés pour l'électronique active dans les vêtements souples, Tour a dit, tandis que les composites plus durs font d'excellents matériaux superhydrophobes (qui évitent l'eau). Lorsqu'une tension est appliquée, la couche de 20 microns d'épaisseur de LIG tue les bactéries en surface, fabrication de versions renforcées du matériau adaptées aux applications antibactériennes.
Une image au microscope électronique à balayage montre un composite de graphène et de polystyrène induits par laser. Crédit :Tour Group/Rice University
Les composites fabriqués avec des additifs liquides sont les meilleurs pour préserver la connectivité des flocons LIG. Dans le laboratoire, ils chauffaient rapidement et de manière fiable lorsque la tension était appliquée. Cela devrait donner au matériau un potentiel d'utilisation comme revêtement de dégivrage ou d'antigivrage, comme coussin chauffant flexible pour le traitement des blessures ou dans les vêtements qui chauffent à la demande.
"Tu n'as qu'à le verser, et maintenant vous transférez tous les beaux aspects de LIG dans un matériau très robuste, ", a déclaré la tournée.
