Аерогит 75 пати полесен од стиропор

17.07.2012 - светски рекорд - најлесниот материјал во светот доаѓа од северна Германија.

Тој е црн, стабилен, електрично спроводлив, податлив и нетранспарентен - со своите уникатни својства и својата мала густина, јаглеродниот материјал „аерогенит“ ги надминува сите конкуренти. „Нашиот развој предизвикува живи дискусии во научните кругови. Аерографот е повеќе од четири пати полесен од претходниот светски рекордер “, вели среќен Матијас Мекленбург од Техничкиот универзитет во Хамбург-Харбург (ТУХ). Никел материјалот претставен пред шест месеци, исто така, се состоеше од мал систем на цевки. Сепак, од самиот почеток, никелот има поголема атомска тежина. „Ние исто така можеме да произведуваме цевки кои се состојат од порозни wallsидови и затоа се исклучително лесни“, додава Арним Шухард од Универзитетот Кристијан Албрехтс во Кил (ЦАУ). Аналитичарите на Кил, Лоренц Киенле и Андриј Лотник беа во можност да ја дешифрираат атомската структура на материјалот користејќи електронска микроскопија.

Сл.: Тетраподите на цинк оксид ја формираат идеалната основа за аерогит. (Слика: TUHH)

И покрај малата густина од 0,2 милиграми на кубен сантиметар, аерогратитот е многу еластичен. Додека лесните материјали обично можат да издржат притисок, но не и напнатост, аерографитот се карактеризира со одлична стабилност под притисок и оптоварувања на истегнување. Може да се компресира до 95 проценти и да се повлече во првобитната форма, вели професорот од Кил, Рајнер Аделунг: „Аерографот е уште поцврст до одреден степен, а со тоа и посилен од порано“. Другите материјали би минале низ ваквите товари стануваат сè послаби и постабилни. „Материјалот апсорбира и светлосни зраци скоро целосно. Може да кажете дека ја произведува најцрната црна боја “, додава професорот Карл Шулте од Хамбург.

Сл.: За време на процесот на создавање, жртвениот образец, кристалниот оксид на цинк (тука светло бело), се распаѓа од водород. Бегство од водена пареа и цинк. Остануваат цевките на аерогитот. (Слика: TUHH)

„Можете да помислите на аерогзитот како брза растечка мрежа од бршлен што навива околу дрво, отстранувајќи го самото дрво“, вели Аделунг, објаснувајќи го процесот на производство Дрвото е таканаречен „жртвуван образец“, односно средство за да се постигне целта. Тимот на CAU користел прашкаст цинк оксид за производство и го трансформирал во кристална форма загревајќи го во рерна на 900 степени Целзиусови.

Во понатамошната обработка, научниците за Кил материјали произведуваат еден вид таблета. Во него, готовиот цинк оксид формира микро и наноструктури, тетраподи, кои продираат едни во други и на тој начин цврсто ги поврзуваат одделните честички за да формираат порозна таблета. Тетраподите се мрежа врз основа на која се создава аерогратитот.

Сл.: Во добиениот аерографит, најлесниот материјал во светот, отворените јаглеродни цевки формираат фина мрежа и на тој начин овозможуваат мала густина до 0,2 милиграми на кубен сантиметар. (Слика: TUHH)

Во следниот чекор, материјалот во форма на таблета се става во реакторот на 760 степени Целзиусови за таложење на хемиска пареа во TUHH. „Во проточна, гасна фаза збогатена со јаглерод, цинк оксидот е сместен во графитски слој со дебелина на само неколку атомски слоеви, што ја формира структурата на мрежата на аерогратитот. Водородот испорачан во исто време реагира со кислородот во оксидот на цинк. Водена пареа и цинк излегуваат како гас “, вели Шулте. Она што останува е типично вкрстената и цевчеста структура на јаглерод. Млад научник од Тухх, Мекленбург: „Колку побрзо го извадиме цинкот во нашиот процес, толку по дупките се wallsидовите на цевките и материјалот станува полесен. Сè уште има многу слобода. “И неговиот колега Шухард од Кил додава:„ Убаво е што можеме специјално да влијаеме на својствата на аерографитот: Постојано го координираме обликот на шаблонот тука во Кил и процесот на таложење во Хамбург “.

Сл.: Напредни материјали, том 24, број. 26 (Вајли-ВЧ)

Благодарение на посебните материјални својства на аерогитот, тој може идеално да се прилагоди, на пример, во Li-ion батерии. Ова значи дека треба да се користи само минимална количина на електролит на батеријата, што треба да доведе до важно намалување на тежината на батериите. Овие помали батерии можат да се користат во електрични автомобили или електронски велосипеди. Материјалот на тој начин, меѓу другото, придонесува за развој на еколошки превозни средства. Друга апликација би била да се направат непроводни пластики електрично спроводливи без значително зголемување на телесната тежина. На овој начин, може да се избегнат статички полнења кои се познати од секојдневниот живот. Материјалот ветува и голем потенцијал во прочистување на водата. Како сорбент за постојаните загадувачи на вода, тој може електрохемиски да оксидира, т.е. да се распадне и на тој начин да ги деградира.

Понатамошна информација

Оригинална публикација
М. Мекленбург и сор.: Аерографт: Ултра лесен, флексибилен наноallид, материјал од јаглероден микротрев со извонредна механичка изведба. 24, 3486-3490 (2012); ДОИ: 10.1002/адма.201200491 година
AG Синтеза и реална структура (Л. Киенле), Институт за наука на материјали, CAU Кил
Аерографти: Синтеза на 3д мрежни графитни структури (TUHH)

Аерогратитот може да се компресира до 95 проценти и потоа повторно да се раздвои. За разлика од другите материјали, тој станува сè поригиден (со дијаметар од девет милиметри):

Многу малите маси на аерогитот овозможуваат многу брзи промени на насоката. Прво станува, па скока врз пластичната шипка и потоа се враќа на масата: вака Аерографит го зема полнењето од прачката и го пренесува на масата.