Onderzoekers ontwikkelen protonbarrièrefilms met behulp van porievrij grafeenoxide

Het onderzoeksteam van de Kumamoto University, onder leiding van assistent-professor Kazuto Hatakeyama en professor Shintaro Ida van het Institute of Industrial Nanomaterials, heeft een baanbrekende ontwikkeling aangekondigd in waterstofionenbarrièrefilms met behulp van grafeenoxide (GO) dat geen interne poriën heeft. Deze innovatieve aanpak, gepubliceerd in Kleinbelooft aanzienlijke vooruitgang in beschermende coatings voor verschillende toepassingen.

In hun studie synthetiseerde en ontwikkelde het onderzoeksteam met succes een dunne film van een nieuwe vorm van grafeenoxide die geen poriën bevat. GO staat traditioneel bekend om zijn hoge ionische geleidbaarheid, waardoor het lastig was om het te gebruiken als ionenbarrière. Door de interne poriën te elimineren, creëerde het team echter een materiaal met dramatisch verbeterde waterstofionenbarrière-eigenschappen.

De nieuwe grafeenoxidefilm vertoont tot 100.000 keer betere waterstofionenbarrièreprestaties vergeleken met conventionele GO-films, zoals aangetoond door out-of-plane protongeleidingsresultaten van AC-impedantiespectroscopie. Deze doorbraak werd verder bevestigd in experimenten waarbij de niet-poreuze grafeenoxidecoating lithiumfolie effectief beschermde tegen waterdruppels, waardoor elke reactie tussen het lithium en het water werd voorkomen.

De studie bevestigde ook dat waterstofionen door de poriën in conventionele GO bewegen, wat het belang benadrukt van het elimineren van deze poriën om de barrièrecapaciteiten te verbeteren. Deze vooruitgang opent deuren naar nieuwe toepassingen in beschermende coatings, roestpreventie en waterstofinfrastructuur.

Dit onderzoek markeert een belangrijke stap voorwaarts in de materiaalkunde en kan de weg vrijmaken voor de volgende generatie coatings met verbeterde beschermende eigenschappen.

“In de toekomst willen we de prestaties van de waterstofionenbarrière benutten voor praktische toepassingen, terwijl we ook de uitdagingen aanpakken die de ‘poriën’ in de GO-structuur met zich meebrengen om extra functionaliteiten te ontsluiten”, legde assistent-professor Hatakeyama uit toen hij de volgende stappen in zijn onderzoek schetste.