Vergulden is het proces van het coaten van ingewikkelde artefacten met edele metalen. Oude Egyptenaren en Chinezen bedekten hun sculpturen met dunne metalen films met vergulding - en deze gouden sculpturen zijn bestand tegen corrosie, dragen, en aantasting van het milieu gedurende duizenden jaren. De middelste en buitenste doodskisten van Toetanchamon, bijvoorbeeld, zijn bladgoud verguld, net als vele andere oude schatten.

In een nieuwe studie, Sameh Tawfick, een assistent-professor Mechanical Science and Engineering aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, geïnspireerd door dit eeuwenoude proces, heeft een enkele laag koolstofatomen toegevoegd, bekend als grafeen, bovenop metalen bladeren - een verdubbeling van de beschermende kwaliteit van vergulden tegen slijtage.

De studie, "Vergulden met grafeen:snelle chemische dampafzetting Synthese van grafeen op dunne metalen bladeren, " is gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen . De onderzoekers bedekten dunne metalen bladeren van palladium met een enkele laag grafeen.

metalen bladeren, of folies, bieden veel voordelen als schaalbaar coatingmateriaal, inclusief hun commerciële beschikbaarheid in grote rollen en hun relatief lage prijs. Door een enkele laag grafeen aan de bladeren te hechten, Tawfick en zijn team toonden onverwachte voordelen, inclusief verbeterde mechanische weerstand. Hun werk biedt interessante mogelijkheden voor het aanbrengen van beschermende coatings op grote constructies zoals gebouwen of scheepsrompen, metalen oppervlakken van consumentenelektronica, en kleine kostbare artefacten of sieraden.

"Door nog een laag grafeenatomen aan het palladium toe te voegen, was het twee keer zo goed bestand tegen inkepingen als de kale bladeren alleen, "zei Tawfick. "Het is ook erg aantrekkelijk vanuit kostenoogpunt. De hoeveelheid grafeen die nodig is om de vergulde structuren van het Carbide &Carbon Building in Chicago te bedekken, bijvoorbeeld, zou zo groot zijn als de kop van een speld."

Aanvullend, het team ontwikkelde een nieuwe technologie om grafeen van hoge kwaliteit direct op het oppervlak van 150 nanometer dunne palladiumbladeren te laten groeien - in slechts 30 seconden. Met behulp van een proces genaamd chemische dampafzetting, waarin het bladmetaal is verwerkt in een 1, 100°C oven, het kale palladiumblad werkt als katalysator, waardoor de gassen snel kunnen reageren.

"Chemische dampafzetting van grafeen vereist een zeer hoge temperatuur, die de bladeren kunnen doen smelten of ervoor kunnen zorgen dat ze parelen door een proces dat ontvochtiging in vaste toestand wordt genoemd, " zei Kaihao Zhang, doctoraat kandidaat in MechSE en hoofdauteur van de studie. "Het proces dat we hebben ontwikkeld, zet het grafeen snel genoeg af om degradatie bij hoge temperaturen te voorkomen, het is schaalbaar, en het produceert grafeen van zeer hoge kwaliteit."