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科学家们在石墨烯上获取了“聚合纳米毯”,可以在光照的作用下产生电流

2018-04-11 17:03:32 浏览:18

托木斯克理工大学学者与国外同行找到了在不破坏超薄导电导热体——石墨烯的情况下,对其进行改性的方法。由于采用了这种新方法,科学家们成功地在石墨烯上合成了一种具有强共价键的良好结构的聚合物。该聚合物具有良好的稳定性,它不会随着时间的推移而退化,这使得该研究有希望用于有机柔性电子器件的开发。另外,如果在“纳米垫”上添加一层二硫化钼,所得到的结构在光的影响下可以产生电流。该项目的研究结果发表在Journal of Materials Chemistry CIF5.256; Q1)杂志上。图片1.png

Фото: Схема получения гибридной структуры «графен — полимер».

石墨烯同时也是最耐用、最轻质和导电良好的碳化合物。它可以用于天阳能电池、智能手机屏幕、灵活轻便的电子器件的制造,甚至可以用在水过滤器中,因为石墨烯膜可以传输水分子,同时拦阻所有其他化合物。要想成功的使用石墨烯,必须将它置于复杂的结构中。但是做到这一点并不容易。就像学者所说,石墨烯本身非常稳定,很难与其它化合物发生反应。如果将石墨烯与其它元素结合,石墨烯就会被破坏,这对得到的材料也会产生影响。

TPU化学和生物医学技术研究学院教授拉务里·罗德里根斯说:“对石墨烯的破碎需要非常小心,如果过头了,石墨烯的独特性能就会丧失。因此,我们决定想其它的办法。在石墨烯中,不可避免得的存在纳米缺陷,例如,在面的交界处会有。在这样的缺陷中经常有氢原子的存在,而氢可以与其他元素相互作用。”

对于石墨烯的改性科学家们使用了细金属垫板,在上面放置石墨烯层。然后将具有溴 - 聚苯乙烯分子的溶液滴到墨烯上,分子与氢原子相互作用,加入到已经存在的缺陷上,最终获得聚己基噻吩(P3HT)。在灯光的作用下,在光催化过程中聚合物开始生长。

拉务里·罗德里根斯“我们获得的样品的结构可以理解为聚合毯,我们在发表的文章中也是这样称呼的。在聚合毯的上面放置二硫化钼。由于独特的材料组合获得了像三明治一样结构的东西,它可以像太阳能电池一样工作。也就是说,它在光的作用下可以产生电流。我们的实验是在聚合物分子和石墨烯之间形成强共价键,这对于所得材料的稳定性非常重要。”

科学家说,这个石墨烯改性方法,一方面,可以获取非常结实的聚合物,另一方面,它简单而且实惠,因为所使用的是非常普遍的聚合物。此外,该方法的使用范围广泛,它可以让石墨烯与很多不同聚合物相结合。

“所得化合物的稳定性得到了保证,因为我们没有破坏石墨烯本身,而是利用其本来就存在的缺陷,还因为聚合物分子之间的强共价键。这一点让这项研究有希望用于开发轻而柔软的电子产品,还可以将太阳能电池缝在衣服上,当变形时电池不会被破坏。”


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