Optimización de la película grafeno

por lo que arroja agua

 

El físico James Dickerson, a la izquierda, y el estudiante graduado Saad Hasan (Foto: Daniel Dubois)

Parabrisas que arrojan agua con tanta eficacia que no necesitan limpiadores. Cascos de los buques por lo resbaladizo que se deslizan por el agua más eficientemente que los cascos normales.

Estas son algunas de las posibles aplicaciones de grafeno, uno de los mejores materiales en el campo de la nanotecnología, suscitadas por las investigaciones de James Dickerson , profesor asistente de física en la Universidad de Vanderbilt.

El físico James Dickerson (Foto: Daniel Dubois)

Dickerson y sus colegas han descubierto la manera de crear una película independiente de óxido de grafeno y alterar su rugosidad de la superficie para que sea hace que el agua se acumule y salir corriendo o hace que se extienden en una capa delgada.

"Las películas de grafeno son transparentes y, debido a que están hechos de carbono, que son muy baratos de hacer", dijo Dickerson. "La técnica que utilizamos se puede aumentar rápidamente la escala para producir en cantidades comerciales."

Su enfoque está documentado en un artículopublicado en Internet por la revista ACSNano el 26 de noviembre.

El grafeno se compone de láminas de átomos de carbono dispuestos en anillos - algo así como tela metálica molecular. Esto no sólo es uno de los materiales más delgada posible, pero es 10 veces más fuerte que el acero y conduce la electricidad mejor a temperatura ambiente que cualquier otro material conocido. propiedades exóticas grafeno han atraído interés científico generalizado, pero Dickerson es uno de los primeros en investigar la forma en que interactúa con el agua.

Muchos científicos estudiar grafeno hacerlo utilizando un método en seco, llamada "división mecánica", que consiste en frotar grafito o raspar contra una superficie dura. La técnica produce hojas que son muy delgadas y extremadamente frágil. método de Dickerson puede producir hojas igual de delgada, pero considerablemente más fuerte que las realizadas por otras técnicas. Que ya se utiliza comercialmente para producir una variedad de diferentes recubrimientos y materiales cerámicos. Conocida como la deposición electroforética, esta "mojada" técnica combina un campo eléctrico dentro de un medio líquido para crear películas de nanopartículas que pueden ser transferidos a otra superficie.

Dickerson y sus colegas descubrieron que podían cambiar la manera en que las partículas de óxido de grafeno se ensamblan para formar una película, variando el pH del medio líquido y la tensión eléctrica utilizada en el proceso. Un par de ajustes de establecer las partículas en una "alfombra" acuerdo que crea una superficie lisa casi atómica. Un par de ajustes diferentes causas que las partículas se agrupan en pequeños "ladrillos" que forman una superficie irregular y desigual. Los investigadores determinaron que la superficie de la alfombra hace que el agua se extienden en una capa delgada, mientras que la superficie de ladrillo hace que el agua se acumule y salir corriendo.

Dickerson está llevando a cabo un enfoque que podría crear la película que mejora las propiedades relacionadas con el agua, lo que hace aún más efectiva, ya sea extendiendo el agua o haciendo que se cuenta arriba y salir corriendo. Existe un considerable interés académico y comercial en el desarrollo de recubrimientos con estas propiedades mejoradas, llamado super-super hidrofóbico y hidrófilo. Las aplicaciones potenciales van desde gafas de auto-limpieza y ropa para antiniebla superficies de protección contra la corrosión y protección de la carga de nieve en los edificios. Sin embargo, eficaz y de bajo costo y revestimientos durables aún tienen que hacer fuera del laboratorio.

Dickerson puede ajustar el proceso de creación de películas de óxido de grafeno para que se forman por la "alfombra" proceso, por encima, es decir "agua amor" extremo liso y / o por un "ladrillo" del proceso, a continuación, que es odiar el agua en bruto y ". " (Imagen cortesía de James Dickerson)

Dickerson idea es aplicar el procedimiento básico para "fluorographene" - una versión fluorados de grafeno que es una versión bidimensional de teflón - recientemente producida por Kostya S. Novoselov y Andre K. Geim en la Universidad de Manchester, que recibió el 2010 Premio Nobel por el descubrimiento del grafeno. fluorographene normal bajo tensión debe ser considerablemente más eficaz en repeler el agua que el óxido de grafeno. Así que hay una buena probabilidad de un "ladrillo" y una versión de "alfombra" versión tendría efectos extremos relacionados con el agua, las cifras Dickerson.

Estudiantes de postgrado Saad Hasan, rigor John, Robert y Harl Krejci Alex, el científico de investigación postdoctoral Isabel Gonzalo Juan y Profesor Asociado de Química y de Ingeniería Biomolecular Bridget R. Rogers contribuyó a la investigación, que fue financiado por una subvención de Vanderbilt Discovery y por la Nacional Science Foundation.

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