- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Уникальные свойства графена — его электро- и теплопроводность, а также механическая прочность — делают его очень перспективным материалом для создания разнообразных плёнок и покрытий. Два основных подхода к созданию таких покрытий, существующие сегодня — это выращивание кристаллов графена [1] путём осаждения атомов углерода из содержащих углерод газов на подложку и нанесение на поверхность суспензии, содержащей чешуйки графена размером до нескольких микрометров. Первый способ позволяет получить идеальные монокристаллы, однако требует высоких температур, идеально чистых ингредиентов, специальных подложек. Он применим прежде всего в микроэлектронике, для создания графеновых электронных компонентов.
Второй способ — гораздо более неприхотлив, но вместо монокристаллического графена на поверхности образуется слой из множества перекрывающихся чешуек графена с далёкой от идеальной структурой — для многих применений достаточно и этого. Для улучшения качества такого покрытия используются разные способы — отжиг, плазменная или химическая обработка. Учёные из Иллинойсского университета в Чикаго совместно с коллегами из Южной Кореи разработали [2] простой и хорошо масштабируемый вариант второго способа получения графенового покрытия без какой-либо постобработки.
Стеклянная пластинка с графеновым напылением и её поверхность под электронным микроскопом
Их метод заключается в том, что суспензия, содержащая чешуйки оксида графена, напыляется на изделие с помощью сопла Лаваля [3]. Этот вид сопла широко используется в ракетных и реактивных двигателях и позволяет достичь сверхзвуковых скоросетй потока газа. Благодаря этому суспензия распыляется на мельчайшие капельки, позволяя разделить отдельные чешуйки и нанести их очень равномерно. При дозвуковых скоростях чешуйки часто попадают на поверхность в виде слипшихся комков. Кроме того, мельчайшие капельки, обдуваемые сверхзвуковым потоком газа, практически мгновенно высыхают.
Ещё одно преимущество — кинетическая энергия, с которой графен ударяется о поверхность изделия, оказывается достаточной, чтобы чешуйки не просто прилипли к ней, но и разгладились, «залечив» при этом многие структурные дефекты. Графен при сверхзвуковых скоростях приобретает определённую эластичность, растягивается, и атомы углерода в местах дефектов занимают правильное положение, формируя идеальную шестиугольную решётку.
Растягивание благодаря кинетической энергии сверхзвукового потока исправляет дефекты графена
Этот метод очень прост и хорошо масштабируется. Варьируя концентрацию суспензии оксида графена, давление и скорость потока газа, можно легко управлять толщиной и качеством покрытия. Отсутствие необходимости в обработке покрытия расширяет круг материалов, которые можно покрыть графеновым напылением — можно широко использовать полимеры и пластики, которые не выдержали бы постобработки плазмой или высокими температурами.
Автор: ilya42
Источник [4]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/fizika/61026
Ссылки в тексте:
[1] выращивание кристаллов графена: http://habrahabr.ru/post/218357/
[2] разработали: http://www.extremetech.com/extreme/183286-researchers-create-high-quality-graphene-with-shockingly-simple-supersonic-spray-system
[3] сопла Лаваля: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%BE_%D0%9B%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D1%8F
[4] Источник: http://habrahabr.ru/post/224611/
Нажмите здесь для печати.