Materiaalwetenschappers van Rice University hebben een licht schuim gemaakt van tweedimensionale vellen hexagonaal boornitride (h-BN) dat koolstofdioxide absorbeert.

Ze ontdekten dat door vriesdrogen h-BN er een schuim op macroschaal van maakte dat uiteenvalt in vloeistoffen. Maar door een beetje polyvinylalcohol (PVA) aan de mix toe te voegen, werd het een veel robuuster en nuttiger materiaal.

Het schuim is zeer poreus en de eigenschappen ervan kunnen worden afgestemd op gebruik in luchtfilters en als gasabsorptiemateriaal, volgens onderzoekers in het Rice-lab van materiaalwetenschapper Pulickel Ajayan.

Hun werk verschijnt in het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano .

De polyvinylalcohol dient als lijm. Vermengd tot een oplossing met vlokken h-BN, het bindt de verbindingen terwijl de microscopische vellen zichzelf in een rooster rangschikken wanneer ze worden gevriesdroogd. Het eenstapsproces is schaalbaar, aldus de onderzoekers.

"Zelfs een zeer kleine hoeveelheid PVA-werken, "Zei co-auteur en Rice postdoctoraal onderzoeker Chandra Sekhar Tiwary. "Het helpt het schuim stijf te maken door de verbindingen tussen de h-BN-platen te lijmen - en tegelijkertijd, het verandert de oppervlakte nauwelijks."

In moleculaire dynamica-simulaties, het schuim adsorbeerde 340 procent van zijn eigen gewicht aan koolstofdioxide. Het broeikasgas kan uit het materiaal worden verdampt, die herhaaldelijk kan worden hergebruikt, zei Tiwary. Compressietesten toonden aan dat het schuim stijver werd door 2, 000 cycli ook.

En wanneer gecoat met PDMS, een ander polymeer, het schuim wordt een effectief schild tegen lasers die kunnen worden gebruikt in biomedische, elektronica en andere toepassingen, hij zei.

uiteindelijk, de onderzoekers willen controle krijgen over de grootte van de poriën van het materiaal voor specifieke toepassingen, zoals het scheiden van olie van water. Simulaties uitgevoerd door co-auteur Cristiano Woellner, een gezamenlijk postdoctoraal onderzoeker aan Rice en de State University of Campinas, Brazilië, zou kunnen dienen als leidraad voor experimentatoren.

"Het is belangrijk om deel te nemen aan experimenten en theoretische berekeningen om de mechanische respons van dit composiet te zien, "zei Woellner. "Deze kant op, experimentatoren zullen van tevoren zien hoe ze het systeem kunnen verbeteren."