Учёные использовали аминокислоты для создания высокопроводящего графена

Графен привлекает внимание учёных своими рекордными показателями проводимости, прочности и теплопроводности. Сейчас он начинает находить применение в реальных продуктах: от аккумуляторов и бетона до датчиков и композитных материалов. Его рынок уже оценивается в миллиарды долларов и готовится к буму в ближайшие годы.

Наиболее коммерчески выгодный способ получения графена в больших количествах — это «нисходящий» подход, когда графит окисляют до оксида графена (GO), а затем восстанавливают до восстановленного оксида графена (rGO). Хотя этот метод хорошо работает, полученный материал не так электропроводен, как чистый графен. Существующие способы повышения проводимости дороги, экологически затратны и требуют много времени.

В недавней публикации в журнале npj 2D Materials and Applications исследователи предложили новый подход. Они решили использовать тепло от сгорания топлива для запуска процесса графитизации, который восстанавливает кристаллы sp² углерода, отвечающие за проводимость графена.

В качестве топлива учёные испытали аминокислоты, которые при сгорании выделяют много тепла. Смешав оксид графена с аминокислотами и поместив смесь в стандартную печь, они получили так называемый сгоревший графен (C-rGO).

Мы были приятно удивлены, обнаружив, что этот сгоревший графен примерно в 50 раз более проводящий, чем обычный rGO. Под микроскопом мы увидели красивые, длинные кристаллиты графена, которые в образцах rGO практически отсутствуют. Достичь этого без значительных энергозатрат невероятно сложно.

Одной из интересных особенностей C-rGO является его высокая технологичность и простота создания печатных тонких плёнок. Чтобы продемонстрировать проводимость, команда создала прототип бесчиповой RFID-метки. Измерения показали, что антенна считывателя может эффективно обнаруживать отражённый сигнал от метки, что указывает на потенциал материала для применения в микроволновых сенсорах.

Теперь исследователи планируют продолжить работу над концепцией, чтобы попытаться повысить проводимость ещё больше. Они будут изучать другие области применения — от управления теплом и проводящих добавок в батареях до потенциального использования в джоулевом нагреве. В конечном счёте, доступ к недорогому, высококачественному графену в больших количествах может значительно ускорить внедрение графеновых продуктов в повседневную жизнь.

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как, взглянув на старую проблему под новым углом, можно найти простое и масштабируемое решение. Использование биологически распространённых аминокислот делает процесс не только эффективным, но и потенциально более экологичным. Если метод удастся коммерциализировать, это может стать прорывом для многих отраслей, от гибкой электроники до энергетики.