Zelfgenererend garen gemaakt van grafeenoxidestrengen

Omkeerbare fusie en splitsing van GO-vezels. Credit: Wetenschap (2021). DOI: 10.1126 / science.abb6640

Een team van onderzoekers van Zhejiang University, Xi’an Jiaotong University en Monash University heeft een manier ontwikkeld om meerdere strengen grafeenoxide te binden tot een dikke kabel. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschapbeschrijft de groep hun proces en mogelijke toepassingen ervoor. Rodolfo Cruz-Silva en Ana Laura Elías van Shinshu University en Binghamton University hebben een Perspectives-stuk gepubliceerd in hetzelfde nummer waarin ze het werk van de onderzoekers schetsen en uitleggen waarom ze denken dat de techniek nuttig kan zijn bij fabricage-inspanningen.

In de afgelopen jaren hebben materiaalwetenschappers de mogelijkheid onderzocht om producten te maken met volledige of gedeeltelijke zelfassemblage als een manier om ze sneller of goedkoper te produceren. In biologische systemen waar twee materialen zichzelf samenvoegen tot een derde materiaal, beschrijven wetenschappers dit als een fusieproces, waarbij ze terminologie ontlenen aan de natuurkunde. Dus wanneer een enkel materiaal spontaan uiteenvalt in twee of meer andere materialen, noemen ze het een splijtingsproces. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een techniek ontwikkeld voor het maken van op grafeenoxide gebaseerd garen dat beide processen exploiteert.

Het werk van het team is erg basic. Ze creëerden meerdere strengen grafeenoxide en dompelden ze vervolgens 10 minuten onder in een oplosmiddeloplossing. Toen de strengen uit de oplossing werden getrokken, werden ze samengebonden en vormden ze een koord of een enkele draad. Ze ontwikkelden ook een middel om het proces om te keren – de draad in een andere oplosmiddeloplossing te dompelen.

De techniek werkt omdat de grafeenoxidestrengen opzwellen wanneer ze in de oplossing worden geplaatst. Dat dwingt vlokken die de buitenste laag van elk van de vezels vormen, om dichter samen te pakken, wat resulteert in een soort huid. Terwijl de bundel strengen uit de oplossing wordt verwijderd, trekt de oppervlaktespanning de strengen samen tot een cilindrische vorm. Het nieuw gecreëerde koord droogt, waardoor de vezels zich kunnen hechten. Door vervolgens het koord in de tweede oplossing te plaatsen, worden de strengen ontspannen, de bindingen verbroken en worden ze weer in hun oorspronkelijke vorm losgelaten. Cruz-Silva en Laura Elías suggereren dat het proces nuttig zou kunnen zijn bij het vervaardigen van complexe architecturen.