La structure de la mousse 3DGraphene. (A) Schéma de la formation et de la structure de la mousse 3DGraphene en vrac. La densité spatiale des atomes d'oxygène principalement sur les bords du schéma a été ajustée pour plus de clarté mais ne représentait pas son rapport réel dans le matériau. (B) Image de microscopie électronique à balayage (MEB) en coupe transversale de la mousse 3DGraphene (le long de la direction axiale) avec une structure homogène et très poreuse. (C) SEM agrandie de la mousse 3DGraphene. Encart :Grossissement de la zone sélectionnée qui démontre que les feuilles de graphène sont chimiquement réticulées entre elles au niveau du nœud cellulaire (avec une configuration quasi-hexagonale). Barres d'échelle, 200 µm (B), 50 µm (C), et 10 µm [encadré de (C)]. Crédit: Avancées scientifiques (2019). DOI :10.1126/sciadv.aav2589
Une équipe de chercheurs composée de membres de l'Université de Nankai en Chine et de l'Université Rice aux États-Unis a développé un type de mousse qui conserve son élasticité lorsqu'elle est exposée à des températures extrêmement froides. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe décrit comment ils ont fait leur mousse, comment il fonctionnait dans différentes conditions de température et ses utilisations possibles.
Les chercheurs notent que presque tous les matériaux deviennent plus cassants et plus rigides lorsqu'ils sont exposés à des températures très froides, entraînant souvent une perte de force. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont cherché à trouver un matériau qui rebondirait après avoir été écrasé alors qu'il était exposé à des températures extrêmes. À cette fin, ils ont considéré le graphène comme une solution possible. Des recherches antérieures ont démontré que les feuilles de graphène restent pliables et résistantes à la déchirure dans une très large plage de températures.
Pour créer leur matériel, les chercheurs ont obtenu de petites feuilles de graphène puis les ont découpées en très petites formes, qu'ils ont connectés ensemble en utilisant des atomes d'oxygène d'une manière qui ressemblait à un maillage. Des recherches antérieures avaient également montré que le graphène lié à l'oxygène restait fermement connecté sous des variations de température extrêmes. Le produit résultant ressemblait à un petit, éponge noire.
Les chercheurs ont testé leur mousse en l'exposant à des températures très élevées et très basses, puis en la comprimant plusieurs fois à l'aide d'un dispositif de compression qu'ils ont construit. Ils rapportent que leur mousse se comportait de la même manière à -269,15 degrés C qu'à température ambiante. Après compression à seulement un dixième de sa taille d'origine, il est revenu presque à sa forme d'origine. Ils rapportent également que la mousse s'est bien comportée à des températures élevées. Lorsqu'il est chauffé à 1000 degrés C, il a presque aussi bien performé aux tests de compression qu'à la température ambiante.
Les chercheurs suggèrent que leur mousse démontre que l'utilisation de matériaux ultra-minces comme le graphène peut donner naissance à une mousse avec une propriété unique - ils prétendent que cela pourrait également être le cas pour d'autres matériaux, tels que ceux fabriqués avec des semi-conducteurs 2-D ou des composés inorganiques. Ils notent également que leur mousse pourrait s'avérer utile pour créer des matériaux à utiliser dans l'espace.
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