Laser-geïnduceerd grafeen (LIG), een schilferig schuim van de atoomdikke koolstof, heeft op zichzelf veel interessante eigenschappen, maar krijgt nieuwe krachten als onderdeel van een composiet.

De laboratoria van de Rice University-chemicus James Tour en Christopher Arnusch, een professor aan de Ben-Gurion Universiteit van de Negev in Israël, introduceerde een partij LIG-composieten in het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano die de mogelijkheden van het materiaal in robuustere pakketten stoppen.

Door LIG te infuseren met plastic, rubber, cement, was of andere materialen, de labs maakten composieten met een breed scala aan toepassingsmogelijkheden. Deze nieuwe composieten kunnen worden gebruikt in draagbare elektronica, bij warmtetherapie, bij waterbehandeling, bij anti-ijsvorming en ontijzingswerkzaamheden, bij het maken van antimicrobiële oppervlakken en zelfs bij het maken van resistieve geheugenapparaten met willekeurige toegang.

Het Tour-lab maakte voor het eerst LIG in 2014 toen het een commerciële laser gebruikte om het oppervlak van een dunne laag gewoon plastic te verbranden, polyimide. De hitte van de laser veranderde een splinter van het materiaal in vlokken van onderling verbonden grafeen. Het eenstapsproces maakte veel meer van het materiaal, en tegen veel minder kosten, dan door middel van traditionele chemische dampafzetting.

Vanaf dat moment, het Rice-lab en anderen hebben hun onderzoek naar LIG uitgebreid, zelfs het plastic laten vallen om het met hout en voedsel te maken. Vorig jaar, de Rice-onderzoekers creëerden grafeenschuim voor het beeldhouwen van 3D-objecten.

"LIG is een geweldig materiaal, maar het is niet mechanisch robuust, " zei Toer, die co-auteur was van een overzicht van laser-geïnduceerde grafeenontwikkelingen in de Rekeningen van chemisch onderzoek tijdschrift van vorig jaar. "Je kunt het buigen en buigen, maar je kunt er niet met je hand overheen wrijven. Het zal afschuiven. Als je er een zogenaamde Scotch tape-test op doet, veel ervan wordt verwijderd. Maar als je het in een composietstructuur stopt, het wordt echt zwaar."

Om de composieten te maken, de onderzoekers goten of warmgeperst een dunne laag van het tweede materiaal over LIG gehecht aan polyimide. Toen de vloeistof hard werd, ze trokken het polyimide van de achterkant weg voor hergebruik, het ingebedde verlaten, verbonden grafeenvlokken achter.

Zachte composieten kunnen worden gebruikt voor actieve elektronica in flexibele kleding, toer zei, terwijl hardere composieten uitstekende superhydrofobe (watervermijdende) materialen vormen. Wanneer er een spanning wordt aangelegd, de 20 micron dikke laag LIG doodt bacteriën op het oppervlak, geharde versies van het materiaal geschikt maken voor antibacteriële toepassingen.

Composieten gemaakt met vloeibare additieven zijn het beste in het behouden van de connectiviteit van LIG-vlokken. In het labortorium, ze verwarmden snel en betrouwbaar wanneer er spanning op stond. Dat zou het materiaal potentieel moeten gebruiken als ontdooi- of anti-ijslaag, als flexibel verwarmingskussen voor de behandeling van blessures of in kledingstukken die op verzoek opwarmen.

"Je giet het er gewoon in, en nu breng je alle mooie aspecten van LIG over in een materiaal dat zeer robuust is, ' zei Tour.