Химики заставили графен любить и бояться воду — Naked Science
Редакция

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.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

11 часов назад
Илья Ведмеденко

В Воронеже приступили к строительству первого «самолета Судного дня» нового типа. Машину создают на базе Ил-96-400М. В обозримом будущем такие самолеты заменят воздушные командные пункты Ил-80.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

24 июля
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: