Sinds het isolement in 2004 door Geim en Novoselov van de Universiteit van Manchester (Nobelprijs voor natuurkunde in 2010), grafeen wordt een 'wondermateriaal' genoemd vanwege zijn uitzonderlijke eigenschappen, die al in veel toepassingen en producten zijn benut. Echter, het gebruik van grafeen in de vorm van kleine schilfers in polymeercomposieten beperkt de volledige benutting van zijn uitstekende eigenschappen, die hoge vulstofladingen vereisen om bevredigende elektrische en mechanische eigenschappen te bereiken.

Een team van onderzoekers onder leiding van professor Costas Galiotis kwam op het innovatieve idee om grafeenvellen van centimeters te gebruiken als versterking in polymeercomposieten met een nanolaminaatarchitectuur. Het is aangetoond dat dit een slimme strategie is om de typische nadelen van vulstoffen voor nanodeeltjes te overwinnen, dankzij de grote zijmaat, wat zorgt voor een efficiënte spanningsoverdracht en uniforme en controleerbare dispersie door de afwisseling van de polymeer- en grafeenlagen. Groot formaat monolaag grafeen werd geproduceerd door de techniek van chemische dampafzetting (CVD):het produceert een monoatomaire dikte en, in tegenstelling tot kleine vlokken, er zijn geen maatbeperkingen in de andere afmetingen (lengte en breedte).

De centimeter-schaal CVD grafeen / polymeer nanolaminaten werden vervolgens geproduceerd met een semi-automatisch proces dat de manipulatie van ultradunne film mogelijk maakt, en bleken beter te presteren, voor hetzelfde grafeengehalte, state-of-the-art op vlokken gebaseerde grafeenpolymeercomposieten in termen van mechanische versterking en elektrische eigenschappen. Het belangrijkste is, deze dunne laminaatmaterialen vertonen een zeer hoge afschermingseffectiviteit tegen elektromagnetische interferentie (EMI) in het Terahertz-assortiment, 60 dB bereiken voor een kleine dikte van 33 m, en een absolute EMI-afschermingseffectiviteit per gewichtseenheid en dikte die tot de hoogste waarden voor kunststof behoort, tot op heden geproduceerde niet-metalen materialen.

Prof. Galiotis zegt dat "in dit artikel, we hebben geprobeerd de uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen van monolaag grafeen te benutten wanneer het wordt gebruikt als versterking van technische polymeren. Tot dusver, door het gebruik van korte grafeenvlokken, dit kon niet, vanwege de kleine omvang van de insluitsels. Recente ontwikkelingen in de productie van continue (grote) monolaag grafeenmembranen hebben ons in staat gesteld nanolaminaten te fabriceren waarin tientallen en zelfs honderden grafeenlagen zijn verwerkt die zijn ingebed in commerciële polymeren. Dit heeft geleid tot grafeen-nanolaminaten met stijfheid die die van perfect grafeen per volumefractie benadert en effectieve EMI-afschermingsprestaties. Dit werk maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van nanolaminaten met uitzonderlijke eigenschappen voor de lucht- en ruimtevaart, automotive, maar ook een aantal elektronische toepassingen."

Het onderzoekswerk is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .