聚合物 - 石墨烯納米地毯為智能織物帶電

  來自托木斯克理工大學的研究人員和他們的國際同事發現了一種修改和使用電流和熱量的單原子薄導體石墨烯而不破壞它的方法。由于這種新方法,研究人員能夠在單層石墨烯上合成具有強共價鍵的結構良好的聚合物,他們稱之為“聚合物地毯”。整個結構非常穩定; 隨著時間的推移,它不易退化,這使得該研究有希望用于柔性有機電子器件的開發。另外,如果在“納米毯”上添加一層二硫化鉬,則所得到的結構在暴露于光下時會產生電流。“用于光電子學的石墨烯基導電聚合物地毯的自下而上制造”)。

  這是獲得'石墨烯 - 聚合物'混合結構的方案。

  石墨烯同時是最耐用,最輕和導電的碳材料。它可用于制造太陽能電池,智能手機屏幕,薄型和柔性電子產品,甚至用于水過濾器,因為石墨烯薄膜可以通過水分子并停止所有其他化合物。石墨烯應該集成到復雜的結構中才能成功使用。但是,這是一個挑戰。據科學家稱,石墨烯本身足夠穩定,與其他化合物反應不佳。為了使其與其他元素反應,即修改它,石墨烯通常至少部分被破壞。這種修改會降低所得材料的性能。

  來自化學與應用生物醫學研究學院實驗者說:“當石墨烯功能化時,你應該非常小心。如果你過頭了,石墨烯的獨特性能就會喪失。因此,我們決定走另一條路。

  在石墨烯中,存在不可避免的納米缺陷,例如在石墨烯的邊緣和在平面中的皺紋。氫原子通常附著在這些缺陷上。正是這種氫可以與其他化學物質相互作用。“

  為了修改石墨烯,作者使用了一個薄金屬基底,在其上放置石墨烯單層。然后用溴 - 聚苯乙烯分子的溶液覆蓋石墨烯。分子與氫相互作用并與現有缺陷結合,產生聚己基噻吩(P3HT)。在光催化過程中進一步暴露于光下,聚合物開始“生長”。

   “結果,我們在文中稱之為”聚合物地毯“的結構樣本。在這種'聚合物地毯'上方,我們放置二硫化鉬。由于材料的獨特組合,我們獲得了像太陽能電池一樣的“三明治結構”。也就是說,它暴露在光照下會產生電流。在我們的實驗中,聚合物分子和石墨烯之間建立了強大的共價鍵,這對獲得的材料的穩定性至關重要,“

  據研究人員介紹,石墨烯改性方法一方面可以獲得非常堅固的化合物,另一方面,它使用的是價格合理的材料,相當簡單和便宜。該方法是多功能的,因為它使直接在石墨烯上生長非常不同的聚合物成為可能。

    “獲得的雜化材料的強度另外得以實現,因為我們不破壞石墨烯本身,而是使用預先存在的缺陷以及與聚合物分子的強共價鍵。這使得我們可以將這項研究視為對太陽能電池可以連接到衣服上時薄而柔軟的電子器件的發展前景的看法,并且當變形時它們不會折斷,“