Создан очередной сверхлёгкий материал — теперь на основе графенового каркаса

Китайские химики утверждают, что им удалось получить самый лёгкий на сегодня графеновый каркас. Материал, вес которого выдерживают даже зонтики одуванчика, обладает рекордным ёмкостным сопротивлением и адсорбцией, являясь также огнеупорным.

Новый материал чёрен, подобно графиту, и достаточно лёгок для того, чтобы покоиться на зонтиках одуванчика. (Фото Wiley-VCH.)

О создании американскими материаловедами экстремально невесомого материала на основе полых металлических трубок с плотностью 0,9 мг/ см³ «КЛ» имела честь сообщить в прошлом ноябре. Рекорд, однако, продержался недолго и был побит немецкими специалистами, заявившими о разработке аэрографита, основу которого составили углеродные нанотрубки; плотность материала — всего 0,2 мг/см³. И вот теперь пришла очередь китайских учёных.

Нет, новый материал всё же не может похвастаться заоблачным (в буквальном смысле) значением плотности, которая в данном случае равна «всего лишь» 2,1 мг/см³, зато это самый лёгкий графеновый каркас из существующих. В очередной раз напомним, что графен представляет собой двумерный слой углеродных атомов, образующих структуру, аналогичную пчелиным сотам, но толщиной всего в один атом. Что особенно важно, графен обладает выдающимися механическими и электрическими свойствами, которые не дают покоя представителям самых разных наук.

Специалисты из Пекинского технологического института (Китай) создали свой графеновый каркас методом регуляции длин углерод-углеродных связей в составе графена, используя в качестве допанта азот. Сначала они обработали водную суспензию оксида графена пирролом, ароматическим азот-содержащим растворителем, в печи с паровым обогревом. Первоначальная роль пиррола заключалась в образовании изолирующих слоёв, препятствующих плотной агрегации отдельных чешуек (обратно в графитоподобный материал). В результате был получен пиррольно-водный гель, который подвергли лиофилизации (сушке при температуре ниже нуля градусов), а затем отжигу при высоких температурах.

Полученный в итоге материал оказался чёрным, подобно графиту, и достаточно невесомым, чтобы покоиться на зонтиках одуванчика, не сминая их. По данным сканирующей электронной микроскопии, его лёгкость обусловлена огромным количеством пор в матрице, образованной жёсткими структурами графена.

Впрочем, с точки зрения возможного практического применения сверхлёгкость не такое уж важное свойство. Зато новый материал огнеупорен и способен выдерживать многократное воздействие высокой температуры (пламени) без каких-либо структурных изменений. Кроме того, он может адсорбировать углеводороды и другие неполярные жидкости, вес которых в 200–600 раз превышает его массу (см. видео ниже), — и это рекорд для углеродных материалов.

Наконец, материал обладает огромной удельной ёмкостью — 480 Ф/г, что близко к теоретическому пределу для чистого графена.

Подробнее о его создании можно узнать из журнала Angewandte Chemie.