Aerografit

Aerografit är ett syntetiskt skum som består av rörformade fibrer av kol . Materialets densitet är 0,18 mg / cm 3 (0,18 kg / m 3 ), vilket gör att vi kan kalla detta material för ett av de lättaste idag. Aerographite utvecklades av ett gemensamt team av Christian Albrecht University och Hamburgs tekniska universitet. Den första rapporten av det nya materialet publicerades i juni 2012.

Struktur och egenskaper

Aerografit är ett svart material som kan anta olika former, vanligtvis några kubikcentimeter i volym. Dess struktur är ett sammankopplat nätverk av kolrör några mikron i diameter , med en väggtjocklek på cirka 15 nm. På grund av relativt mindre krökning och större väggtjocklek liknar dessa rör inte så mycket i egenskaper grafenliknande kolnanorörsceller som glasartat kol . Väggarna på rören är ofta diskontinuerliga, har vikta områden, vilket ökar airbrushens elasticitet . Bindningar mellan kolatomer i aerografit har sp 2 natur , vilket bekräftades genom spektroskopi av den karakteristiska energiförlusten av elektroner och mätning av elektrisk resistivitet . Under påverkan av extern kompression ökar den elektriska ledningsförmågan från 0,3 S/m till 0,8 S/m, och densiteten från 0,18 mg/cm 3 till 0,2 mg/cm 3 . Och i ett komprimerat tillstånd kan dessa siffror vara 37 S/m vid en densitet av 50 mg/cm 3 . På grund av sin struktur av sammankopplade rör är luftgrafit mer motståndskraftig mot sträckning än andra porösa material som kiselaerogeler . Den tål betydande elastisk deformation och har ett mycket lågt Poisson -förhållande . Ett 3 mm prov behåller sin ursprungliga form även efter att ha pressats till 0,1 mm. Draghållfastheten hos detta material beror på dess kompression och är 160 kPa för en densitet på 8,5 mg/cm 3 och 1 kPa vid 0,18 mg/cm 3 . Som jämförelse är draghållfastheten för aerogel 16 kPa vid en densitet av 100 mg/cm 3 . Youngs spänningsmodul är cirka 15 kPa vid 0,2 mg/cm 3 , men för kompression är den mycket lägre och kan variera från 1 kPa vid 0,2 mg/cm 3 till 7 kPa vid 15 mg/cm 3 . Aerografit har egenskapen superhydrofobicitet och är också ganska känslig för elektrostatiska effekter - materialbitar attraheras av laddade föremål.

Får

Aerografit erhålls genom en CVD-process på ett zinkoxidsubstrat . Substratet består av mikrontjocka pinnar, som erhålls genom att blanda samma mängd zink och polyvinylbutyral , och värma upp blandningen till 900 C. Aerografit syntetiseras vid en temperatur av cirka 760 grader, i en argonatmosfär , där toluen är injiceras som en kolkälla . Ett tunt (ca 15 nm), diskontinuerligt lager av kol avsätts på zinkoxid, som etsas bort genom att tillsätta väte till reaktionskammaren. Således upprepar den bildade kolstrukturen ganska exakt strukturen hos zinkoxidsubstratet.

Möjliga tillämpningar

Aerografitelektroder har testats vid tillverkning av jonistorer . Materialet tolererar väl mekaniska stötar i samband med laddnings-urladdningscykler och elektrolytkristallisation ( som inträffar när lösningsmedlet avdunstar). Den elektriska kapaciteten för sådana elektroder är 1,25 W*h/kg, vilket är jämförbart med den för kolnanorörselektroder (2,3 W*h/kg)

Källor

• Mecklenburg, Matthias; Schuchardt, Arnim; Mishra, Yogendra Kumar; Kaps, Sören; Adelung, Rainer; Lotnyk, Andriy; Kienle, Lorenz; Schulte, Karl. Aerografit: Ultralätt, flexibel nanovägg, mikrorörsmaterial i kol med enastående mekanisk prestanda  //  Avancerade material : journal. - 2012. - Vol. 24 , nr. 26 . - P. 3486-3490 . - doi : 10.1002/adma.201200491 . — PMID 22688858 .