Новости химической науки > Пружины из графена в работе

Исследователи из Китая планируют расширить необычные области применения графена, продемонстрировав пружины из графена, которые могут выполнять функции электростатического возбудителя.

Пружины являются важными компонентами многочисленных электронных и механических систем. Подавляющее большинство коммерчески доступных пружин изготавливают из металла. И, хотя пружины на основе углерода могут оказаться более эффективными благодаря их меньшей массе, но их применение ограничивается низкой эластичностью. Теперь пружины из графена, изготовленные в группе Лянгти Ку и его коллег из Технологического Института Пекина, показали, что они могут работать там, где обычные углеродные пружины оказываются бессильны.

Графеновые пружины получают, обматывая влажные графеновые волокна вокруг цилиндрических объектов с последующим обжигом при 500°C. (Рисунок из Nanoscale, 2014, DOI: 10.1039/c4nr03409k)

Новые пружины могут быть растянуты на длину, составляющую 480% от первоначальной; они также сохраняют исходный коэффициент эластичности после ста тысяч циклов растяжение/сжатие на длину, составляющую 300% от первоначальной. Как заявляет Ку, независимо от того – происходит ли сжатие или растяжение, новые пружины возвращаются в исходное состояние без очевидной деформации.

Исследователи поясняют, что полученные ими пружины не только отличаются небольшим весом и характеризуются высокой тепло- и электропроводностью – новые пружины очень легко поддаются химической модификации и могут переносить жесткие условия. Исследователи из Китая продемонстрировали пружины длиной в 10 см, однако Ку подчеркивает, что, в принципе, пределов длины таких устройств не существует.

Графеновые пружины получают, обматывая влажные графеновые волокна вокруг цилиндрических объектов с последующим обжигом при 500°C. Приложение напряжения к пружине приводит к тому, что петли пружины отталкиваются друг от друга, в результате чего она увеличивается в размерах вдвое от первоначальной величины. В случае модификации графеновых пружин магнитными частицами их можно активировать действием магнитного поля и работать как магнетострикционные переключатели. Последняя возможность была продемонстрирована исследователями на примере инкорпорирования пружины в простую электронную схему, состоящую из светоизлучающего диода и источника питания.

Специалист по дизайну функциональных материалов Лимин Дай (Liming Dai) описывает работу как веьма интересную и элегантную. Он говорит, что эти графеновые волокна уже продемонстрировали себя как идеальные строительные блоки для новых растяжимых электронных схем, магнетострикционных переключателей и систем, которые могут быстро расширяться и сжиматься – в четыре раза быстрее, чем происходит сокращение мускульной ткани. Он добавляет, что полностью возможности практического применения графеновых пружин смогут быть осознаны в том случае, когда станет возможным дешевое крупномасштабное получение таких пружин, а значит – необходимы дальнейшие исследования в этой области.

Источник: Nanoscale, 2014, DOI: 10.1039/c4nr03409k

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы