Het is gemakkelijk en voordelig om glanzende korrels grafiet te maken van gefunctionaliseerd grafeen, volgens wetenschappers van Rice University.

Een verslag in Koolstof laat zien hoe chemisch gewijzigd grafeenpoeder kan worden geperst tot een lichtgewicht, halfporeuze vaste stof die veel van de sterke en geleidende eigenschappen van grafiet behoudt, de vorm van koolstof gevonden in potloden, smeermiddelen en vele andere producten die normaal gesproken bij hoge temperatuur moeten worden verwerkt.

Mohammed Kabbani, een voormalig afgestudeerde student van rijstmateriaalwetenschapper Pulickel Ajayan en hoofdauteur van het artikel, toonde de milieuvriendelijke, schaalbaar proces kan in minuten met de hand worden gedaan door chemisch gemodificeerd grafeen tot een poeder te malen en een met de hand aangedreven pers te gebruiken om het poeder tot een vaste korrel te persen.

Kabbani liet eerder zien hoe koolstofnanobuisjes kunnen worden omgezet in grafeen met een vijzel en stamper in plaats van agressieve chemicaliën. Deze keer, hij en zijn collega's demonstreerden hoe je een pellet ter grootte van een batterij maakt, maar de grafeenpoeders met chemische functionaliteiten eraan kunnen in elke vorm worden geperst. Kabbani zei dat het materiaal geschikt zou kunnen zijn voor structurele, katalytisch, elektrochemische en elektronische toepassingen.

"Dit is de eerste keer dat iemand deze bij kamertemperatuur en zonder zeer hoge druk heeft gemaakt, " zei hij. "Meestal vereisen dit soort materialen sinteren (een proces waarbij druk of warmte wordt gebruikt om vaste stoffen te vormen zonder ze te smelten) bij temperaturen boven de 1, 000 graden Celsius om sterke pellets te produceren. In dit geval, mechanische chemie op nanoschaal heeft ons veel energie en geld bespaard."

Het proces begon met twee sets gefunctionaliseerde nanobuisjes, één met carbonzuur en de andere met hydroxylmoleculen. Eenmaal geplet om ze met de hand of machinaal te combineren, ze worden in een hydraulische pers op laboratoriumschaal geplaatst en onderworpen aan 5 ton druk. De functionele groepen verknoopten de grafeenvellen aan elkaar, en hoewel er geen vloeistoffen in het spel waren, ze produceerden een kleine hoeveelheid water als bijproduct van de reactie, zei Kabbani.

De pellets bleven stabiel wanneer ze gedurende vijf uur in heet water werden geplaatst, zelfs wanneer geroerd; dit bevestigde de in elkaar grijpende grafeenplaten binnenin, meldden de onderzoekers.

De combinatie van lichtgewicht, hoge sterkte en hoge geleidbaarheid is aantrekkelijk voor toepassingen zoals het geleiden van kabels en elektroden, zei Kabbani. "Het pelletmateriaal is sterker en lichter dan commerciële grafietelektroden en zou veelbelovend kunnen zijn voor elektrische opslagtoepassingen met hoge energie- en vermogensdichtheden, " hij zei.