Doped graphene foam shows super strength / schiuma di grafene drogato mostra una super forza

Doped graphene foam shows super strength /

schiuma di grafene drogato mostra una super forza

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

(Credit: Tour Group/Rice University)

Researchers at Rice University have developed a graphene foam reinforced with carbon nanotubes that can support up to 3,000 times its weight without deforming.

Known as ‘rebar graphene’, the substance is described in the American Chemical Society journal ACS Applied Materials and Interfaces. As well as exhibiting extreme mechanical strength, it was also successfully tested as a highly porous, conductive electrode in lithium ion capacitors. Rice chemist James Tour and his team had previously used carbon nanotubes to reinforce two dimensional graphene, and using the same process for three dimensional materials was a logical step.
“We developed graphene foam, but it wasn’t tough enough for the kind of applications we had in mind, so using carbon nanotubes to reinforce it was a natural next step,” said Tour.
To create the 3D structures, the Rice team combined a powdered nickel catalyst with surfactant-wrapped multiwall nanotubes, using sugar as the source of carbon. After being mixed in a solution the water was evaporated, leaving pellets that were pressed into a screw-shaped steel die. A chemical deposition furnace was then used to convert the available carbon into graphene. Further processing removed traces of nickel, and the final result was a nanotube-reinforced all-carbon foam screw.
According to the team, electron microscope images of the foam showed that partially unzipped outer layers of the nanotubes had bonded to the graphene, which provided strength and resilience. Non-rebar graphene foam could only support 150 times its weight, meaning the addition of carbon nanotubes increased the load-bearing capacity by 2,000 per cent. Rebar graphene was also found to be able to support up to 8,500 times its weight, but this resulted in irreversible deformity of about 25 per cent.

ITALIANO

I ricercatori della Rice University hanno sviluppato una schiuma di grafene rinforzato con nanotubi di carbonio in grado di supportare fino a 3.000 volte il suo peso senza deformarsi.

Conosciuto come 'tondo di grafene per cemento armato', la sostanza è descritta sulla rivista American Chemical Society ACS Applied Materials e interfacce. Oltre ad esporre resistenza meccanica estrema, è stato anche testato con successo come altamente porosa, con elettrodo conduttivo nei condensatori a ioni di litio. Rice chimico James Tour e il suo gruppo avevano utilizzato in precedenza nanotubi di carbonio per rinforzare due grafeni bidimensionali, e utilizzando lo stesso processo per tre materiali tridimensionali era un passo logico.
"Abbiamo sviluppato la schiuma di grafene, ma non è stato abbastanza duro per il tipo di applicazioni che avevamo in mente. L'utilizzare nanotubi di carbonio per rinforzare è stato un passo naturale successivo", ha detto Giro.
Per creare le strutture 3D, il gruppo di Riso ha abbinato un catalizzatore di nichel in polvere con nanotubi alveolari tensioattivi-avvolti, utilizzando lo zucchero come fonte di carbonio. Dopo essere mescolati in una soluzione con acqua viene evaporata, lasciando pellets che sono stati pressati in uno stampo in acciaio a forma di vite. Un forno di deposizione chimica è stato poi utilizzato per convertire il carbonio disponibile in grafene. Un'ulteriore elaborazione ha rimosso tracce di nickel, e il risultato finale è una vite di schiuma tutta con nanotubi di carbonio rinforzata.
Secondo il gruppo, le immagini al microscopio elettronico della schiuma hanno dimostrato che strati esterni parzialmente decompressi dei nanotubi si erano legati al grafene, che ha fornito la forza e la capacità di recupero. Il tondo per cemento armato di schiuma di grafene ha potuto sostenere solo 150 volte il suo peso, il che significa che l'aggiunta di nanotubi di carbonio ha aumentato la capacità di carico del 2.000 per cento. Rebar grafene è risultata essere in grado di supportare fino a 8.500 volte il suo peso, ma ciò ha determinato una deformazione irreversibile di circa il 25 per cento.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/doped-graphene-foam-shows-super-strength/?cmpid=tenews_3103577