Een team van onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute heeft een nieuwe microfluïdische techniek ontwikkeld voor het ontwikkelen van hoogwaardige macroscopische grafeenvezels. grafeen vezel, een recent ontdekt lid van de koolstofvezelfamilie, heeft potentiële toepassingen in diverse technologische gebieden, van energieopslag, elektronica en optica, elektromagneten, thermische geleider en thermisch beheer, tot structurele toepassingen.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in een nieuw uitgebrachte uitgave van Natuur Nanotechnologie . Historisch gezien was het moeilijk om zowel de thermische/elektrische als de mechanische eigenschappen van grafeenvezels tegelijkertijd te optimaliseren. Echter, het team van Rensselaer heeft laten zien dat het beide kan.

Macroscopische grafeenvezels kunnen worden vervaardigd door middel van fluidics-enabled assemblage van 2-D grafeenoxidevellen gedispergeerd in waterige oplossingen die lyotroop vloeibaar kristal vormen. Sterke vorm- en groottebeperkingen worden gedemonstreerd voor fijne controle van de uitlijning en oriëntatie van de grafeenplaat, cruciaal voor het realiseren van grafeenvezels met hoge thermische, elektrisch, en mechanische eigenschappen. Deze assemblagemethode met microfluïdica biedt ook de flexibiliteit om de microstructuren van de grafeenvezels aan te passen door stroompatronen te regelen.

"De controle van verschillende stroompatronen biedt een unieke kans en flexibiliteit bij het afstemmen van macroscopische grafeenstructuren van perfect uitgelijnde grafeenvezels en buizen tot 3D-open architectuur met verticaal uitgelijnde grafeenplaatopstelling, " zei Jie Lian, een professor in de Rensselaer Vakgroep Mechanische, ruimtevaart, en Nuclear Engineering (MANE) en de hoofdauteur van het artikel.

Het laatste artikel bouwt voort op werk van Lian's groep dat eerder in 2015 in Science werd gepubliceerd. Dit werk, die wordt gesponsord door de National Science Foundation, is een samenwerking met collega-MANE-onderzoekers, waaronder universitair hoofddocent Lucy Zhang en professor Suvranu De, die de afdeling leidt.

"Dit onderzoek maakt de weg vrij voor nieuwe wetenschappen om de vezelassemblage en microstructuur te optimaliseren om hoogwaardige grafeenvezels te ontwikkelen, "zei Lian. "Deze benadering zou kunnen worden uitgebreid naar andere materialen om hiërarchische structuren te vervaardigen voor diverse functionele toepassingen."