Aerografit

Az aerografit egy szintetikus hab , amely cső alakú szénszálakból áll . Az anyag sűrűsége 0,18 mg / cm 3 (0,18 kg / m 3 ), ami lehetővé teszi, hogy ezt az anyagot ma az egyik legkönnyebbnek nevezzük. Az Aerographitet a Christian Albrecht Egyetem és a Hamburgi Műszaki Egyetem közös csapata fejlesztette ki . Az új anyag első jelentése 2012 júniusában jelent meg.

Szerkezet és tulajdonságok

Az aerografit egy fekete anyag, amely különféle formákat ölthet, általában néhány köbcentiméter térfogatú. Szerkezete néhány mikron átmérőjű , mintegy 15 nm falvastagságú széncsövek összekapcsolt hálózata. A viszonylag kisebb görbület és a nagyobb falvastagság miatt ezek a csövek tulajdonságaiban nem annyira hasonlítanak a grafénszerű szén nanocső cellákhoz , mint inkább az üvegszerű szénhez . A csövek falai gyakran nem folytonosak, vannak hajtogatott területek, ami növeli a festékszóró rugalmasságát . Az aerografit szénatomjai közötti kötések sp 2 természetűek , amit az elektronok karakterisztikus energiaveszteségének spektroszkópiája és az elektromos ellenállás mérése igazolt . Külső összenyomás hatására az elektromos vezetőképesség 0,3 S/m-ről 0,8 S/m-re, a sűrűség 0,18 mg/cm 3 -ről 0,2 mg/cm 3 -re nő . Sűrített állapotban ezek az értékek 37 S/m lehetnek 50 mg/cm 3 sűrűség mellett . Összekapcsolt csövekből álló szerkezetének köszönhetően az airgrafit jobban ellenáll a nyújtásnak, mint más porózus anyagok, például a szilícium aerogélek . Jelentős rugalmas alakváltozásoknak ellenáll , és nagyon alacsony Poisson -hányados . A 3 mm-es próbatest 0,1 mm-re összenyomva is megőrzi eredeti alakját. Ennek az anyagnak a szakítószilárdsága a nyomásától függ, és 160 kPa 8,5 mg/cm 3 sűrűségnél és 1 kPa 0,18 mg/cm 3 -nél . Összehasonlításképpen az aerogél szakítószilárdsága 16 kPa 100 mg/cm3 sűrűség mellett . Young-féle feszítési modulus 0,2 mg/cm 3 mellett körülbelül 15 kPa , de a kompressziónál sokkal alacsonyabb, és 0,2 mg/cm 3 mellett 1 kPa és 15 mg/cm 3 mellett 7 kPa között mozoghat . Az aerografit szuperhidrofób tulajdonsággal rendelkezik , és meglehetősen érzékeny az elektrosztatikus hatásokra is - az anyagdarabok vonzódnak a töltött tárgyakhoz.

Getting

Az aerografitot CVD eljárással nyerik cink - oxid hordozón . Az aljzat mikron vastagságú rudakból áll, amelyeket azonos mennyiségű cink és polivinil-butiral összekeverésével és a keverék 900 C-ra melegítésével nyernek. Az aerografitot körülbelül 760 fokos hőmérsékleten, argonatmoszférában szintetizálják , ahol toluol található. szénforrásként fecskendezik be . Vékony (körülbelül 15 nm-es), nem folytonos szénréteg rakódik le a cink-oxidra, amelyet hidrogénnel a reakciókamrába maratnak le. Így a kialakult szénszerkezet egészen pontosan megismétli a cink-oxid szubsztrát szerkezetét.

Lehetséges alkalmazások

Az aerografit elektródákat ionisztorok gyártása során tesztelték . Az anyag jól tolerálja a töltési-kisütési ciklusokkal és az elektrolit kristályosodásával kapcsolatos mechanikai hatásokat (ami az oldószer elpárolgásakor következik be). Az ilyen elektródák elektromos kapacitása 1,25 W*h/kg, ami a szén nanocső elektródáéhoz hasonlítható (2,3 W*h/kg).

Források

• Mecklenburg, Mátyás; Schuchardt, Arnim; Mishra, Yogendra Kumar; Kaps, Soren; Adelung, Rainer; Lotnyk, Andrij; Kienle, Lorenz; Schulte, Karl. Aerographite: ultrakönnyű, rugalmas nanofal, szén mikrocső anyag kiemelkedő mechanikai teljesítménnyel  //  Fejlett anyagok : folyóirat. - 2012. - Kt. 24 , sz. 26 . - P. 3486-3490 . - doi : 10.1002/adma.201200491 . — PMID 22688858 .