Grafeen vertoont zeer verschillende eigenschappen in vochtige omstandigheden, volgens onderzoekers van de Queen Mary University of London.

grafeen, die is gemaakt van koolstof en werd ontdekt in 2004, wordt geprezen om veel van zijn buitengewone eigenschappen, waaronder sterker dan staal, meer geleidend dan koper, licht, flexibel en transparant.

Deze studie, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling B , laat zien dat in dubbellaags grafeen, dat zijn twee vellen koolstof van één atoom dik op elkaar gestapeld, water sijpelt tussen de lagen in een vochtige omgeving.

De eigenschappen van grafeen zijn in belangrijke mate afhankelijk van hoe deze koolstoflagen met elkaar omgaan en wanneer water ertussen komt, kan het de interactie wijzigen.

De onderzoekers ontdekten dat het water een atomair dunne laag vormt bij 22 procent relatieve vochtigheid en grafeenlagen scheidt bij meer dan 50 procent relatieve vochtigheid.

Dit suggereert dat gelaagd grafeen heel verschillende eigenschappen kan vertonen op een vochtige plaats zoals Manchester, VK, waar de gemiddelde relatieve luchtvochtigheid elke maand van het jaar meer dan 80 procent bedraagt, vergeleken met een droge plaats zoals Tucson, Arizona, waar de relatieve vochtigheid 13 procent is op de middagen in mei, maar stijgt tot 65 procent op de ochtenden in januari. Dus, in Tucson zullen de eigenschappen variëren afhankelijk van de tijd van het jaar.

grafeen, zowel gelaagd als enkellaags, heeft potentieel een enorm aantal toepassingen, maar de resultaten van deze studie kunnen van invloed zijn op hoe het materiaal kan worden gebruikt in real-life toepassingen.

Hoofdauteur Dr. Yiwei Sun, van de Queen Mary University in Londen, zei:"De kritieke punten, 22 procent en 50 procent relatieve vochtigheid, zijn veel voorkomende aandoeningen in het dagelijks leven en deze punten kunnen gemakkelijk worden overschreden. Vandaar, veel van de buitengewone eigenschappen van grafeen kunnen worden gewijzigd door water tussen grafeenlagen."

Hij voegde eraan toe:"Sommige op grafeen gebaseerde apparaten kunnen op droge plaatsen optimaal functioneren, terwijl andere dit op vochtige plaatsen kunnen doen. We raden aan dat alle experimenten met 2D-materialen in de toekomst de relatieve vochtigheid registreren."

De onderzoekers suggereren dat vochtigheid waarschijnlijk ook een impact heeft op andere gelaagde materialen zoals boornitride (platen gemaakt van boor en stikstof) en molybdeendisulfide (platen gemaakt van molybdeen en zwavel).

Het onderzoek werd uitgevoerd omdat bekend was dat grafiet, een materiaal ook gemaakt van koolstof, verliest zijn uitstekende smeervermogen bij lage luchtvochtigheid, zoals aan boord van vliegtuigen op grote hoogte, die tijdens de Tweede Wereldoorlog werd gemeld, of in de ruimte, zoals gerapporteerd door NASA in de jaren zeventig.

Men geloofde dat het water tussen lagen grafiet cruciaal is voor zijn gedrag en nu is aangetoond dat hetzelfde effect gelaagd grafeen beïnvloedt.