p (Phys.org) - Nanotubos de carbono são barras de reforço que tornam o grafeno bidimensional muito mais fácil de manusear em um novo material híbrido cultivado por pesquisadores da Rice University. p O laboratório do químico James Tour, do Rice, transformou nanotubos em grafeno de uma forma que não apenas imita como o vergalhão de aço é usado no concreto, mas também preserva e até melhora as qualidades elétricas e mecânicas de ambos.

p A técnica deve ser grande, flexível, folhas condutoras e transparentes de grafeno muito mais fáceis de manipular, que deve ser do interesse dos fabricantes de eletrônicos, Tour disse. Ele sugeriu que o novo híbrido poderia, ao empilhar em algumas camadas, ser uma substituição econômica para o caro óxido de índio e estanho (ITO) agora usado em monitores e células solares.

p A pesquisa aparece este mês na revista American Chemical Society ACS Nano .

p Grafeno, uma matriz de camada única de átomos de carbono, pode ser um dos materiais mais fortes do planeta, mas pode ser um desafio levantar as pequenas folhas do substrato do catalisador em que são cultivadas, geralmente por deposição de vapor químico (CVD), Tour disse.

p "Normalmente você cultiva grafeno em um metal, mas você não pode simplesmente dissolver o metal, "Tour disse." Você coloca um polímero em cima do grafeno para reforçá-lo, e então dissolva o metal.

p "Então você tem polímero preso ao grafeno. Quando você dissolve o polímero, você fica com resíduos, traçar impurezas que limitam a eficácia do grafeno para dispositivos eletrônicos e biológicos de alta velocidade. Ao remover a etapa de suporte de polímero, expandimos muito o potencial desse material. "

p Para criar o que eles chamam de grafeno de vergalhão, os pesquisadores simplesmente giram e, em seguida, aquecem e resfriam nanotubos de carbono funcionalizados de parede única ou multifacetada em folhas de cobre, usando os próprios nanotubos como fonte de carbono. Quando aquecido, os grupos funcionais de carbono se decompõem e formam o grafeno, enquanto os nanotubos se dividem parcialmente e formam junções covalentes com a nova camada de grafeno.

p "Os nanotubos realmente se tornam um com o material em certos lugares, "Tour disse." É um verdadeiro híbrido com nanotubos no plano covalentemente ligados ao grafeno. "

p O interconectado, nanotubos incorporados fortalecem o grafeno, Tour disse. "Podemos ver em nossas imagens como os nanotubos suportam bem a carga. Quando esticamos o material, os tubos ficam mais finos, ", disse ele. Como as imagens do microscópio eletrônico permitem determinar a quiralidade dos nanotubos - os ângulos dos hexágonos que constituem o tubo - os pesquisadores foram capazes de calcular os diâmetros dos tubos e saber precisamente quanto mais finos eles ficam sob tensão.

p Os nanotubos em rede também tornam o material um melhor condutor do que o grafeno cultivado em CVD padrão, Tour disse. O grafeno cultivado nunca é uma matriz perfeita de hexágonos; em vez de, consiste em cristais que crescem separadamente e se conectam em contornos de grão que interrompem o fluxo de elétrons. Os nanotubos no grafeno do vergalhão fazem uma ponte eficaz entre esses limites.

p "O importante para a indústria é ver se eles conseguem que o grafeno substitua o ITO por visores transparentes, "Tour disse." Mas ITO é rígido, e quebra quando você deixa cair o smartphone, por exemplo. Grafeno e nanotubos, por outro lado, ofereceria telas flexíveis. Mostramos em nossos testes que o grafeno do vergalhão tem melhor condutividade do que o grafeno normal com a mesma transparência, e com camadas, pode ser competitivo em termos de ITO. "