Из графена научились делать гибкую и прочную нить

    Хотя графен сам по себе весьма прочный материал, использовать эту прочность на макроуровне непросто. Хотя существуют варианты использования механических свойств графена в виде чешуек в толще материала, которые делают его прочнее, играя роль «арматуры», гораздо интереснее выглядит перспектива изготовления из графена волокон и нитей, из которых можно будет делать сверхпрочную ткань или верёвки, обладающие, к тому же, электропроводящими свойствами.

    Учёным из университета штата Пенсильвания и университета Синсю в Японии удалось сделать из оксида графена нить, сравнимую по прочности с кевларом, и при этом очень гибкую и эластичную, с гладкой поверхностью и регулярной внутренней струкутрой. Такие нити можно легко скручивать и вязать на них узлы — это уникальный результат, ведь все предыдущие попытки давали хоть и прочные, но жёсткие и ломкие волокна. После отжига, в результате которого оксид графена теряет кислород и первращается в чистый графен, нити становятся более ломкими, зато приобретают высокую электропроводность.



    Технология изготовления нитей довольно проста. Суспензия чешуек оксида графена выливается на пластину из тефлона и разглаживается до равномерной толщины с помощью тефлонового бруска и двух полосок скотча по краям, которые задают толщину слоя. Затем слой суспензии высыхает и на его месте образуется тонкая (2,9 мкм) плёнка из слипшихся чешуек. Длинные полосы такой плёнки затем скручиваются в нити толщиной от сотни микрометров до полутора миллиметров. Ключевой момент этой технологии — скручивается в нить полностью сухая плёнка, тогда как в предыдущих попытках скручивание происходило, когда плёнка ещё не высохла. Дело в том, что высохшая без натяжения плёнка имеет множество мелких морщинок, которые остаются в толщи нити после скручивания и играют роль «пружинок», делающих нить эластичной.



    В исходную графеновую суспензию можно добавлять различные присадки, изменяющие свойства нитей, например волокна нейлона, деалющие нити более мягкими и гибкими, или серебряные нанопроволоки, которые значительно увеличивают электропроводность нитей. После отжига при высокой температуре проводимость такой легированной серебром графеновой нити сравнима с медным проводом, только нить гораздо легче и прочнее.

    Статья с описанием технологии и свойств полученных нитей опубликована в майском номере журнала ACSNano.

    Поделиться публикацией
    Комментарии 51
      +36
      С одной стороны — вроде нанотехнологии, а с другой стороны — тефлоновый брусок и скотч по краям…
        +3
        Да, графен, он такой. Собственно, массовый интерес учёных к нему начался с открытия Геймом и Новоселовым простого способа его получения из графита, расщепляя его на чешуйки всё тем же скотчем. А недавно научились получать его суспензию с помощью блендера и жидкого мыла )
          +7
          Синяя изолента наше всё:)
            –11
            В России громче всех о графенах кричит Петрик. При всех… как бы это… особенностях Петрика, надо отдать должное — массовое сознание во многом знает о графенах именно благодаря ему.
              +1
              Думаю, ему надо отдать должное за формироване в массовом сознании образа Роснанопила. Это да.
                0
                Сарказм, не?
                  0
                  Если честно, то сарказм в вашем коменте усмотреть крайне сложно.
                  P.S. Я, если чего, не минусовал :)
            +4
            Слава скотчу!
              –1
              синему
                0
                Синяя — изолента, скотч или прозрачный, или серый ducktape :)
                Скорей всего синая изолента будет использоваться в роли присадки, для придания уникальных параметров графеновых нитей :)
                  –3
                  перепишу очевиднее…
                  САМЫЙ ХОРОШИЙ СИНИЙ СКОТЧ — ЭТО ИЗОЛЕНТА!!!
                    0
                    немножко грамнацизма: duct tape, утки здесь ни при чём
              –15
              В качестве гипотезы: Детям штата Пенсильвания и Синсю в Японии, пока родителей не было дома, удалось вымазать оксидом графена стены и пол. Далее по тексту статьи.
                +13
                Для космического лифта все еще маловато?
                  +12
                  Конечно, где же столько скотча, жидкого мыла и тефлоновых брусков набрать :)
                    +1
                    Даешь 144 000 км графенового троса за пятилетку!

                    На самом деле поразительная новость, скорее бы уже начали строить космический лифт.
                      +6
                      Вы не считаете, что этот путь развития технологии ужé оказался закрытым для человечества потому, что если подвесить лифт над экватором, то с ним станет разрушительно сталкиваться весь космический мусор на орбитах, пересекающих плоскость экватора? (То есть вообще весь мусор, следовательно.)
                        +4
                        Так это же вариант сделать орбитальный пылесос на тросике!
                          +2
                          Проблема в том, что очень много спутником находятся ниже ГСО, а для космического лифта нужен противовес выше ГСО. Т.е. мусором могут стать почти все спутники (МКС в том числе).

                          PS доступными будут только орбиты кратные ГСО по периоду
                            0
                            Орбитальный трал.
                              0
                              Лазером, как сосули.
                        0
                        Тот же вопрос заинтересовал.
                        На сколько я понимаю, ещё слишком топорные технологии.
                          0
                          Зато вполне поддающиеся автоматизации и без ограничения на длину. Можно вообще бесконечную верёвку делать при достаточно длинном конвейере — чтоб высыхать успевала.
                        +8
                        Если указанная прочность правда, то это уже огромный прорыв. Поясню. Важнейшей характеристикой волокна является эластичность, т.к. она позволяет выдерживать динамические нагрузки. Кевлар, дайнема и т.д. сверхпрочные современные волокна практически не тянутся и поэтому динамическим нагрузкам сопротивляются плохо (пример такой нагрузки — ловля предмета при падении). Если данный материал обладает статической прочностью кевлара и одновременно является тянущимся, то это уже уникальное волокно с уникальными свойствами.
                          +5
                          После отжига при высокой температуре проводимость такой легированной серебром графеновой нити сравнима с медным проводом, только нить гораздо легче и прочнее.


                          Мне сразу же представились наушники, в которых провод не будет мирать по 10 лет… Эээх
                            0
                            Приличные наушники обычно имеют сменный провод. Перетёрся — купил новый и поменял.
                              +6
                              Не увеличивайте энтропию без нужды
                                0
                                Может я тупой, но каким образом сменный шнур увеличивает энтропию? Он ее наоборот уменьшает, т.к. не нужно выкидывать устройство целиком, меняя только недорогой расходник, а дорогие излучатели использовать дольше.
                                  0
                                  Легкость смены провода ведет к тому, что а) производитель начинает оптимизировать удешевлять производство б) потребитель привыкает к модели «купил и выкинул».

                                  В результате пучок проводов в мусорке, потрачены деньги на производство, упаковку и доставку, а всего-то было нужно сделать по-уму с самого начала.
                                    +1
                                    Какие смешные домыслы от недостатка осведомленности.
                                    Сменные провода появляются лишь у моделей наушников от $250 и выше (речь про «затычки»), штатный провод там всегда очень высокого качества и служит очень долго. Но стоимость даже очень хорошего провода при такой цене устройства — незначительная цифра, поэтому предполагается, что испорченный провод (а произойти это может по случайности, во время занятия спортом, по детской шалости и так далее) не должен приводить к порче дорогого изделия. Все это позволяет значительно снизить энтропию, а не увеличить её. Так яснее?
                              –2
                              У наушников как правило рвется не провод, а помирает изоляция провода. Как вам замена медной жилы на графеновую поможет мне не понятно.
                                0
                                На самом деле, такой проводник может означать прорыв в электрических самолётах. Ведь медные провода для тех токов, которые нужны большим самолётам, весят очень много.
                                +2
                                Мечта ассасина — удавка с подогревом до тыщщи градусов. Хоть пенопласт, хоть дерево резрезать.
                                  +1
                                  Какая тысяча градусов? Это углерод.
                                  Химическая активность разных форм углерода убывает в ряду: аморфный углерод, графит, алмаз, на воздухе они воспламеняются при температурах соответственно выше 300—500 °C, 600—700 °C и 850—1000 °C.
                                    0
                                    Я вот тоже понять не могу. Оксид графена это CO или CO2?
                                    И как из газа делают нити?
                                      0
                                      Оксид графена это CO или CO2?

                                      CO. CO2 это диоксид :)
                                        +1
                                        Он же «оксид алмаза», видимо.
                                      0
                                      Покрыть Вольфрамом или еще чем. Серебро внутри, оксид Алюминия снаружи.
                                      +8
                                      image
                                      Как в Johnny mnemonic ;)
                                        0
                                        Интересно, можно ли считать такую нить моноволокном? )
                                          0
                                          Графеновую? Очевидно что нет.
                                          0
                                          Искал эту картинку, но так и не смог вспомнить из какого фильма. Спасибо за напоминание.
                                        0
                                        Практически скрит :)
                                          0
                                          Видимо, я один про леску подумал.
                                            0
                                            я как раз с этой же мыслью скроллил
                                              0
                                              представляешь, 0.1 с тестом 10 кг? :-)
                                                +3
                                                плетеные лески (немонофильные) уже много лет как такие значения имеют, сам пользуюсь Berkley Whiplash Pro Crystal (Micro Dyneema):
                                                0,06mm - 10,6kg
                                                0,10mm - 14,1kg
                                            +2
                                            Напомнило мономолекулярные нити из крысы из нержавеющей стали
                                              +4
                                              Очень мне любопытно, что такое оксид графена, и как его можно отжечь. Ну, с точки зрения химии и теплового баланса реакций восстановления.
                                                +3
                                                Вот хотелось бы рецепт производства в домашних условиях полностью с нуля
                                                Как сделать графен и его оксидом и т.д.
                                                  +1
                                                  На мой взгляд — вся эта возня с суспнзиями — всего лишь получение материала, армированного микро-чешуйками графена, не более того. Каждая чешуйка на разрыв может быть и «прочнее стали», но контактируют чешуйки между собой так-же как и в графите, слепляются/разлепляются, а не формируют единую плоскую решетку атомов.

                                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                  Самое читаемое