(Phys.org) — In de veronderstelling dat als iets goed is, meer moet beter zijn, onderzoekers hebben geprobeerd meer grafeen in te pakken, een supermateriaal, tot structurele composieten. Gezamenlijk onderzoek onder leiding van materiaalingenieurs van de Universiteit van Nebraska-Lincoln ontdekte dat, in dit geval, minder is meer.

Het team, onder leiding van Yuris Dzenis, McBroom hoogleraar werktuigbouwkunde en materiaalkunde en lid van UNL's Nebraska Center for Materials and Nanoscience, leerde dat het gebruik van een kleine hoeveelheid grafeenoxide als sjabloon koolstofnanomaterialen verbetert die, beurtelings, belooft composietmaterialen te verbeteren. Composieten worden overal in gebruikt, van vliegtuigen tot fietsen en golfclubs.

Grafeen is een één atoom dikke laag koolstof met een kristallijne structuur die het uitzonderlijk sterk maakt en een uitstekende warmte- en elektrische geleider maakt. Het was het onderwerp van onderzoek dat in 2010 de Nobelprijs voor de natuurkunde opleverde.

UNL-ingenieurs werkten samen met onderzoekers van de Northwestern University and Materials en Electrochemical Research Corp. van Tucson, Aris., op deze studie. Het UNL-team ontwikkelde een proces om grafeenoxide-nanodeeltjes op te nemen als een sjabloon om de vorming en oriëntatie van continue koolstofnanovezels te begeleiden, wat de eigenschappen van de vezel zou moeten verbeteren. Dat proces omvat het verfrommelen van het grafeen, als het verfrommelen van een vel papier, op een manier die grafeen als sjabloon- en oriëntatiemiddel verbetert. Er zijn slechts kleine hoeveelheden verkreukelde grafeennanodeeltjes nodig. Een groep onder leiding van chemicus SonBinh Nguyen van Northwestern synthetiseerde het grafeenoxide.

"Veel mensen proberen zoveel mogelijk grafeen in vezels te stoppen, "Dzenis zei, eraan toevoegend dat het moeilijk is om te doen. "Maar we deden het onconventionele:we gebruikten zeer kleine hoeveelheden gevolgd door verkoling."

De resulterende koolstof nanovezelstructuur heeft een oriëntatie vergelijkbaar met vezels met aangetoonde verbeterde sterkte en andere eigenschappen, zei Dzenis. Hij en zijn collega's testen nu hun op grafeen gebaseerde nanovezels op deze verbeterde eigenschappen en op het verbeteren van de techniek.

De methode is veelbelovend, hij zei. Het zou de kosten voor het maken van composieten aanzienlijk kunnen verlagen omdat het slechts kleine hoeveelheden dure nanodeeltjes vereist en een goedkoop fabricageproces van nanovezels gebruikt, die is ontwikkeld aan de UNL.

"Dit alles heeft potentieel voor high-performance, maar, tegelijkertijd, goedkope koolstof nanovezels, ' zei Dzenis.

Het team rapporteerde zijn bevindingen in het nummer van 10 december van Geavanceerde functionele materialen .