Grafen jako základ unikátních uhlíkatých vláken

Zásadní posun ve výzkumu mechanických vlastností uhlíkatých vláken se podařil mezinárodnímu týmu badatelů z Česka, Velké Británie a Řecka. Objev, v těchto dnech zveřejněný v prestižním časopisu Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n3/full/ncomms1247.html, najde využití v mnoha oblastech, kde jsou vyžadovány materiály s maximální možnou pevností při minimálním objemu. Otakar Frank z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, člen týmu, v němž pracují i Konstantin Novoselov a Andre Geim, čerství nositelé Nobelovy ceny za fyziku, představuje nové pojetí struktury a mechanického chování velké skupiny uhlíkatých materiálů odvozených od základní stavební jednotky – grafenu, monovrstvy tvořené kovalentně vázanými atomy uhlíku uspořádanými do vrcholů pravidelných šestiúhelníků.

Příklad úspěšné aplikace skvělých vlastností uhlíkatých vláken již existuje dávno, pouze až donedávna nebyl spojován s grafenem. Jedná se o uhlíkatá vlákna coby zásadní součást kompozitních materiálů tvořících více než 50 % konstrukce nových modelů velkých dopravních letadel Boeing 787 Dreamliner i Airbus 350. Hledání způsobů odlehčení letadel, a tím i výrazného snížení spotřeby paliva, povede i nadále k nahrazování kovových slitin právě pevnými a lehkými uhlíkatými kompozity.

Zmíněný objev experimentálně i teoreticky potvrzuje odvození mechanických vlastností uhlíkatých vláken od vrstev grafenu a způsobu, jakým jsou tyto vrstvy ve vláknu uspořádány. Otevírá tak cestu například k přesnému a jednoduchému monitorování zátěže vláken přímo v provozu pomocí Ramanovy spektrometrie. Pro měření touto metodou vědci formulovali jednoduchý univerzální vzorec pro určení mechanického napětí působícího na vlákno bez ohledu na jeho konkrétní typ a Youngův modul pružnosti. „ A nejedná se zde pouze o uhlíkatá vlákna. Náš obecný model je možné uplatnit například i na uhlíkaté nanotrubičky. Pouze u těch, které jsou tenčí než 2-3 nanometry, musíme zohlednit také vliv jejich extrémního zakřivení,“ doplňuje Otakar Frank. Tento výsledek byl získán v rámci dlouhodobého výzkumu chování grafenu při mechanickém namáhání. Tým vědců tak vůbec poprvé popsal základní parametry grafenu při jednoosé kompresi, například mezní hodnotu vzpěru pro grafen uzavřený v modelovém kompozitu [2], či nedávno publikoval studii týkající se elektronové struktury grafenu při napínání.

V Oddělení elektrochemických materiálů Ústavu fyzikální chemie J.Heyrovského AV ČR je grafen předmětem výzkumů i dalších vědců. Vedoucí oddělení Ladislav Kavan se ve spolupráci s Technickou univerzitou v Lausanne (EPFL) soustředí na využití grafenu v barvivem sensibilizovaných solárních článcích. Zde je grafen vážným kandidátem pro nahrazení jak platiny, tak průsvitného vodivého oxidu, zejména u článků využívajících iontových kapalin jako elektrolytu. Martin Kalbáč se ve spolupráci s Technickou univerzitou v Massachussetts (MIT) zabývá dopováním grafenu, jímž lze ovlivňovat jeho transportní a optické vlastnosti. Ramanova spektra grafenu vědci studují při elektrochemickém dopování za různých excitačních energií a výsledky měření jsou důležité pro metrologii grafenu, ale i pro porozumění jeho základním vlastnostem.

tisková zpráva AV ČR

Noví neotenní brouci z amazonského pralesa

Dosud neznámou čeleď brouků objevil v brazilském Atlantickém lese mezinárodní tým entomologů, jehož členem je …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close