Um pedaço de espuma de grafeno condutora reforçada por nanotubos de carbono pode suportar mais de 3, 000 vezes o seu próprio peso e facilmente recupera a sua altura original, de acordo com cientistas da Rice University.

Melhor ainda, pode ser feito em praticamente qualquer formato e tamanho, eles relataram, demonstrando uma peça em forma de parafuso da espuma altamente condutora.

O laboratório do químico James Tour da Rice testou seu novo "vergalhão grafeno" como um produto altamente poroso, eletrodo condutor em capacitores de íon de lítio e descobriu que é mecânica e quimicamente estável.

A pesquisa aparece na revista American Chemical Society Materiais e interfaces aplicados ACS .

O carbono na forma de grafeno da espessura de um átomo está entre os materiais mais fortes conhecidos e é altamente condutor; nanotubos de carbono com paredes múltiplas são amplamente utilizados como reforços condutores em metais, polímeros e compósitos de matriz de carbono. O laboratório Tour já havia usado nanotubos para reforçar folhas bidimensionais de grafeno. Estender o conceito para materiais em macroescala fazia sentido, Tour disse.

“Desenvolvemos espuma de grafeno, mas não era difícil o suficiente para o tipo de aplicação que tínhamos em mente, então, usar nanotubos de carbono para reforçá-lo foi uma próxima etapa natural, "Tour disse.

As estruturas tridimensionais foram criadas a partir de um catalisador de níquel em pó, nanotubos multifoliados envoltos em surfactante e açúcar como fonte de carbono. Os materiais foram misturados e a água evaporada; as pelotas resultantes foram pressionadas em uma matriz de aço e, em seguida, aquecidas em um forno de deposição de vapor químico, que transformou o carbono disponível em grafeno. Após processamento adicional para remover restos de níquel, o resultado foi uma espuma totalmente de carbono no formato da matriz, neste caso, um parafuso. Tour disse que o método será fácil de aumentar.

Imagens de microscópio eletrônico da espuma mostraram camadas externas parcialmente descompactadas dos nanotubos que se ligaram ao grafeno, o que explica sua força e resiliência. A espuma de grafeno produzida sem o vergalhão poderia suportar apenas cerca de 150 vezes seu próprio peso, mantendo a capacidade de retornar rapidamente à sua altura total. Mas o grafeno do vergalhão deformava irreversivelmente em cerca de 25 por cento quando carregado com mais de 8, 500 vezes o seu peso.

Junwei Sha, um estudante visitante de pós-graduação na Rice e um aluno de pós-graduação na Universidade de Tianjin, China, é o autor principal do artigo. Os co-autores da Rice são pesquisadores de pós-doutorado Rodrigo Salvatierra, Pei Dong e Yongsung Ji; alunos de pós-graduação Yilun Li, Tuo Wang, Chenhao Zhang e Jibo Zhang; ex-pesquisador de pós-doutorado Seoung-Ki Lee; Pulickel Ajayan, presidente do Departamento de Ciência de Materiais e NanoEngenharia, o Professor Benjamin M. e Mary Greenwood Anderson em Engenharia e um professor de Química; e Jun Lou, professor de ciência dos materiais e nanoengenharia. Naiqin Zhao, professor da Tianjin University e pesquisador do Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, Tianjin, também é co-autor. Tour é o T.T. e W.F. Chao Chair in Chemistry, bem como professor de ciência da computação e de ciência dos materiais e nanoengenharia na Rice.