Der Druck zwischen Schichten aus gestapelten Graphenoxid-Nanoschichten erhöht sich mit der Wärme

A Show of Scrutiny | Critical Role | Campaign 2, Episode 2 (Juli 2019).

Anonim

Graphen ist eine Kohlenstoffschicht, die nur ein Atom dick ist und als neues Material weltweit Aufmerksamkeit erregt hat. Eine Forschungsgruppe der Universität Kumamoto, Japan, hat herausgefunden, dass Druck entstehen kann, wenn einfach Graphenoxid-Nanoblätter gestapelt werden, ein Material, das Graphen sehr ähnlich ist. Sie fanden auch, dass der Druck erhöht werden kann, indem der Zwischenschichtabstand durch Wärmebehandlung verringert wird. Es ist ein innovativer Ansatz, um ohne großen Energieaufwand hohen Druck auszuüben.

Der Nobelpreis für Physik 2010 wurde an zwei Wissenschaftler, Andre Geim und Konstantin Novoselov, für bahnbrechende Graphenexperimente vergeben. Das Kohlenstoffmaterial ist sehr dünn, stark, flexibel und weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Oxidierte Graphen-Nanoblätter haben viele Sauerstoff-funktionelle Gruppen an der Vorder- und Rückseite von Graphen, und frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass, wenn mehrere Schichten oxidierter Graphen-Nanoblätter wärmebehandelt werden, der Abstand zwischen den Schichten schrumpft, wenn Sauerstoff-funktionelle Gruppen eliminiert werden.

Dies veranlasste die Forscher der Kumamoto University, Japan zu der Annahme, dass die Verringerung des Zwischenschichtabstands von Graphenoxid-Nanoblättern die Verwendung eines Kompressors ermöglichen könnte, der Druck auf eine Substanz ausübt, die zwischen den Schichten eingeschlossen ist. Um den Druck zwischen den Nanoblättern zu messen, verwendeten sie molekulare Materialien, die den elektrischen Zustand von Metallionen als Reaktion auf Druck ändern (Spin-Crossover-Phänomen). Sie beobachteten eine Änderung des elektrischen Zustands von Eisen-Nanopartikeln, indem sie das Material sandwichartig übereinander lagerten und das Spin-Crossover-Phänomen zwischen Graphenoxid-Nanoblättern messen.

Wenn der Abstand zwischen den Schichten kleiner wird, steigt der Druck zwischen den Schichten an. Dies bedeutet, dass der Druckwert durch die Wärmebehandlungstemperatur eingestellt werden kann. Der maximale Druck, den die Forscher gemessen haben, betrug 38 × 10 6 Pa (101.300 Pa bei Atmosphärendruck oder etwa 375 atm). Darüber hinaus fanden sie, dass Druck nicht auftritt, wenn die Nanoschichten nicht richtig gestapelt sind.

"Es gibt mehrere Beispiele für spezielle Materialien, die Kompression verursachen, indem wir sie einfach zusammenlegen oder einwickeln, ähnlich wie bei unseren Ergebnissen", sagte der Assistenzprofessor Ryo Ohtani von der Universität Kumamoto, der die Studie leitete. "Soweit wir wissen, ist diese Graphen-Nanofolie das weltweit erste Beispiel, bei dem der Druck durch einfaches Ändern der Temperatur der Wärmebehandlung angepasst werden kann. Wir erwarten, dass dieser" Nano-Kompressor "zu neuen Entwicklungen auf dem Feld führen wird B. die Materialchemie oder die Physik. Besonders, da diese Technik hohe Drücke erzeugt, die normalerweise ohne eine große Menge an Energie nicht erhalten werden können. "

menu
menu