Los investigadores demostraron el refuerzo inspirado en el mejillón de fibras de grafeno para la mejora de las diferentes propiedades de los materiales. Un grupo de investigación dirigido por el profesor Sang Ouk Kim aplicó la polidopamina como un aglutinante de infiltrado efectivo para lograr altas propiedades mecánicas y eléctricas para las fibras cristalinas líquidas basadas en grafeno.
Esta ingeniería de defectos bioinspirada se distingue claramente de los intentos anteriores con aglutinantes aislantes y propone un gran potencial para aplicaciones versátiles de dispositivos flexibles y portátiles, así como materiales estructurales de bajo costo. La ingeniería de defectos en dos pasos aborda la limitación intrínseca del grafenofibras que surgen del plegado y arrugas de las capas de grafeno durante el proceso de hilado de fibras.
La fibra a base de grafeno de inspiración biológica es muy prometedora para una amplia gama de aplicaciones, incluida la electrónica flexible, los textiles multifuncionales y los sensores portátiles. En 2009, el grupo de investigación descubrió cristales líquidos de óxido de grafeno en medios acuosos al introducir un proceso de purificación eficazpara eliminar las impurezas iónicas. Se espera que las fibras de grafeno, típicamente hiladas en húmedo de la dispersión acuosa de cristal líquido de óxido de grafeno, demuestren conductividades térmicas y eléctricas superiores, así como un excelente rendimiento mecánico.
Sin embargo, debido a la formación inherente de defectos y vacíos causados por doblar y arrugar la capa de óxido de grafeno dentro de las fibras de grafeno, su resistencia mecánica y conductividades eléctricas / térmicas todavía están muy por debajo de los valores ideales deseados. En consecuencia, encontrar un método eficiente paraconstruir las fibras de grafeno densamente empaquetadas con una fuerte interacción entre capas es un desafío principal.
El equipo del profesor Kim se centró en las propiedades de adhesión de la dopamina, un polímero desarrollado con la inspiración del mejillón natural, para resolver el problema. Este polímero funcional, que se estudia en varios campos, puede aumentar la adhesión entre las capas de grafeno y prevenirdefectos estructurales.
El grupo de investigación del profesor Kim logró fabricar fibras cristalinas líquidas de grafeno de alta resistencia con defectos estructurales controlados. También fabricaron fibras con conductividad eléctrica mejorada a través del proceso de polidopamina posterior a la carbonización.
Basado en la teoría de que la dopamina con el recocido posterior a alta temperatura tiene una estructura similar a la del grafeno, el equipo optimizó las condiciones de polimerización de dopamina y resolvió los problemas inherentes de control de defectos de las fibras de grafeno existentes.
También confirmaron que las propiedades físicas de la dopamina mejoran en términos de conductividad eléctrica debido a la influencia del nitrógeno en las moléculas de dopamina, sin dañar la conductividad, que es el límite fundamental de los polímeros convencionales.
El profesor Kim, quien dirigió la investigación, dijo: "A pesar de su potencial tecnológico, la fibra de carbono que utiliza cristales líquidos de grafeno todavía tiene límites en términos de sus limitaciones estructurales". Esta tecnología se aplicará a la fabricación de fibras compuestas y a varios productos textiles basados en textiles portátilesdispositivos de aplicación. "Este trabajo, en el que el Dr. In-Ho Kim participó como primer autor fue seleccionado como portada de Materiales avanzados el 4 de octubre
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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