• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
16.05.2017
Редакция Naked Science
635

Химики заставили графен любить и бояться воду

Международная группа ученых разработала технологию, которая позволяет модулировать смачиваемость графеновых структур с помощью различных газов и лазера.

giphy_2
©Wikipedia

Гидрофобность или гидрофильность материала — «стремление» избежать или сохранить контакт с водой соответственно — определяется краевым углом смачивания. При условии, что угол между жидкостью и поверхностью превышает 150 градусов, последняя считается супергидрофобной, при значении около нуля — супергидрофильной. Изучение смачиваемости и поиск способов ее модуляции важны для многих отраслей, в том числе промышленности и медицины. Наименее воспроизводимым остается «переключение» смачиваемости в одном материале. В 2007 году корейские ученые показали, что управлять показателем в случае пентоксида ванадия (V2O5) можно с помощью ультрафиолетового излучения.

 

Пентоксид ванадия широко используется в качестве электрода в литиевых аккумуляторах, в производстве специальных стекол и люминофоров. В новой работе специалисты из Университета Райса и Университета имени Бен-Гуриона описали способ изменения смачиваемости графена. Этот материал был открыт в 2004 году, однако до сих пор его приложения, в том числе из-за сложности получения, остаются ограничены. В 2014 году ученые показали технологию изготовления графена из полиимидной пленки на воздухе. При облучении лазером пленка в точке контакта превращалась в пористую структуру с множеством одноатомных графеновых листов, что позволяло задавать им необходимую форму.

 

Модель экспериментальной установки / ©Yilun Li et al., Advanced Materials, 2017

 

Последующие эксперименты, моделирующие получение графена в разной атмосфере, показали, что при высоком содержании водорода или аргона материал становится супергидрофобным, тогда как на воздухе или в атмосфере кислорода — супергидрофильным. Гидрофильность коррелировала с содержанием в графене молекул кислорода, что объясняется повышенной полярностью химической связи между кислородом и углеродом (модификацией которого является графен) по сравнению со связями типа водород-углерод и углерод-углерод. Чтобы создать гибридную структуру с разной степенью смачиваемости на отдельных участках, авторы сконструировали специальную установку.

 

Система работает так. На первом этапе в камеру размером несколько сантиметров с отверстием для лазерного луча, изолированным посредством селенида цинка, помещается полимерная пленка. Затем в камеру, в которой содержались кислород, воздух, водород или аргон, дополнительно подавали газ (воздух, водород или аргон). В зависимости от состава атмосферы, лазер превращал целевые области в гидрофильные или гидрофобные. В ходе демонстрации ученые изготовили на графеновой подложке супергидрофильный логотип Университета Райса на супергидрофобном фоне. По их мнению, метод может использоваться при создании, например, антиобледенительных поверхностей или суперконденсаторов.

 

Статья опубликована в журнале Advanced Materials.

 

Ранее американские исследователи получили супергидрофобный материал, который может отталкивать любую жидкость с рекордной скоростью. Между тем в январе британская компания впервые представила одежду с элементами из графена.

 

Демонстрация супергидрофильного логотипа на супергидрофобном фоне / ©Rice University

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 13:41
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 19:19
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Анна Новиковская

Крупные хищники, вынужденные делить среду обитания с людьми, все чаще рассматривают двуногих соседей в качестве добычи. Теперь ученые назвали семейство млекопитающих, от клыков и когтей которых люди погибают чаще всего.

29 января
Анна Новиковская

Почти все исследования физической работоспособности проводились исключительно на мужчинах, поскольку ученые полагали, что женский менструальный цикл влияет на их способность к физической нагрузке. И только теперь они выяснили, что это не так.

30 января
РНФ

Биологи выяснили, что почти половина генов в половой Х-хромосоме червеобразных ящериц, относящихся к наиболее древней группе чешуйчатых рептилий, генетически схожа с неполовыми хромосомами курицы. Эта необычная генетическая комбинация не встречается у других пресмыкающихся, что говорит о независимом происхождении половых хромосом в разных группах рептилий.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: