聚合物 - 石墨烯纳米地毯为智能织物带电

  来自托木斯克理工大学的研究人员和他们的国际同事发现了一种修改和使用电流和热量的单原子薄导体石墨烯而不破坏它的方法。由于这种新方法,研究人员能够在单层石墨烯上合成具有强共价键的结构良好的聚合物,他们称之为“聚合物地毯”。整个结构非常稳定; 随着时间的推移,它不易退化,这使得该研究有希望用于柔性有机电子器件的开发。另外,如果在“纳米毯”上添加一层二硫化钼,则所得到的结构在暴露于光下时会产生电流。“用于光电子学的石墨烯基导电聚合物地毯的自下而上制造”)。

  这是获得'石墨烯 - 聚合物'混合结构的方案。

  石墨烯同时是最耐用,最轻和导电的碳材料。它可用于制造太阳能电池,智能手机屏幕,薄型和柔性电子产品,甚至用于水过滤器,因为石墨烯薄膜可以通过水分子并停止所有其他化合物。石墨烯应该集成到复杂的结构中才能成功使用。但是,这是一个挑战。据科学家称,石墨烯本身足够稳定,与其他化合物反应不佳。为了使其与其他元素反应,即修改它,石墨烯通常至少部分被破坏。这种修改会降低所得材料的性能。

  来自化学与应用生物医学研究学院实验者说:“当石墨烯功能化时,你应该非常小心。如果你过头了,石墨烯的独特性能就会丧失。因此,我们决定走另一条路。

  在石墨烯中,存在不可避免的纳米缺陷,例如在石墨烯的边缘和在平面中的皱纹。氢原子通常附着在这些缺陷上。正是这种氢可以与其他化学物质相互作用。“

  为了修改石墨烯,作者使用了一个薄金属基底,在其上放置石墨烯单层。然后用溴 - 聚苯乙烯分子的溶液覆盖石墨烯。分子与氢相互作用并与现有缺陷结合,产生聚己基噻吩(P3HT)。在光催化过程中进一步暴露于光下,聚合物开始“生长”。

   “结果,我们在文中称之为”聚合物地毯“的结构样本。在这种'聚合物地毯'上方,我们放置二硫化钼。由于材料的独特组合,我们获得了像太阳能电池一样的“三明治结构”。也就是说,它暴露在光照下会产生电流。在我们的实验中,聚合物分子和石墨烯之间建立了强大的共价键,这对获得的材料的稳定性至关重要,“

  据研究人员介绍,石墨烯改性方法一方面可以获得非常坚固的化合物,另一方面,它使用的是价格合理的材料,相当简单和便宜。该方法是多功能的,因为它使直接在石墨烯上生长非常不同的聚合物成为可能。

    “获得的杂化材料的强度另外得以实现,因为我们不破坏石墨烯本身,而是使用预先存在的缺陷以及与聚合物分子的强共价键。这使得我们可以将这项研究视为对太阳能电池可以连接到衣服上时薄而柔软的电子器件的发展前景的看法,并且当变形时它们不会折断,“