Aerografito

Aerografito

El aerografito és una bromera sintètica que consistix en una ret porosa interconectada de carbono tubular. En una densitat de 0.18 mg/cm³ és un dels materials estructurals més llaugers, despuix del Aerogel de grafeno, de 0.16 mg/cm³. Va ser desenrollat conjuntament per un equip d'investigadors en l'Universitat de Kiel i l'Universitat Tècnica Hamburg-Harburg en Alemània, i va ser reportat per primera volta en una revista científica en juny de 2012.

Estructura i propietats

El aerografito és un material negre sense soport que pot ser produït en vàries formes ocupant un volum de fins a varis centímetros cúbics. Consistix en una ret sense costures de tubos de carbono interconectados que tenen diàmetros a microescala i una gruixa de paret d'al voltant de 15 nm. Per la relativament baixa curvatura i gran gruixa de paret, estes parets diferixen dels esquelets tipo grafeno dels nanotubos de carbono i recorda al carbono vítreo en les seues propietats. Estes parets són a voltes discontínues i contenen àrees arrugades que milloren les propietats elàstiques del aerografito. L'enllaç dels carbono en el material té un cert caràcter d'hibridació sp², com és confirmat per espectroscòpia de pèrdua d'energia d'electrons i mides de la conductivitat elèctrica. Despuix d'una compressió externa, la conductivitat s'incrementa, junt en la densitat del material, des de 0.2 S/m a 0.18 mg/cm³ fins a 0.8 S/m a 0.2 mg/cm³. La conductivitat és més alta per a un material més dens, 37 S/m a 50 mg/cm³.

Per la seua estructura de ret tubular interconectada, el aerografito resistix forces de tensió molt millor que atres bromera de carbono aixina aerogelés de sílice. Sofrix extenses deformacions elàstiques i té un molt baix coeficient de Poisson. És possible una completa recuperació de la forma d'una mostra de 3 mm d'altura despuix de comprimir-se fins a 0.1 mm. El seu tensió de trencament (UTS) depén de la densitat del material i és al voltant de 160 kPa a 8.5 mg/cm³ i 1 kPa a 0.18 mg/cm³; en comparació, els més forts aerogeles de sílice tenen una UTS de 16 kPa a 100 mg/cm³. El seu mòdul de Young és aproximadament 15 kPa a 0.2 mg/cm³ en tensió, pero és molt menor en compressió, incrementant-se des de 1 kPa a 0.2 mg/cm³ fins a 7 kPa a 15 mg/cm³.

El aerografito és superhidrofóbico, aixina que les seues mostres d'un tamany de centímetros repelixen l'aigua; són també prou sensibles a efectes electrostàtics i espontàneament boten a objectes carregats.

Síntesis

Plantilles similars de ZnO, que tenen varis diàmetros i densitat i topología de ret, són usades per a la deposición del aerografito.

És produït per deposición química de vapor, usant una plantilla de ZnO. La plantilla consistix en barres de gruixa micrométrico, que pot ser sintetisat mesclant cantitats comparables de pols de Zn i butiral de polivinilo i calfant la mescla a 900 °C. La síntesis de aerografito és realisada a 760 °C, baix un fluix de gas argón, al com se li injecten vapors de tolueno com a font de carbono. Una capa prima (15 nm) i discontínua de carbono és depositada en el ZnO el qual és llavors gravat per mig de l'adició de gas hidrogen a la cambra de reacció. Aixina, la ret de carbono remanente seguix de manera propenca la morfologia de la plantilla original de ZnO. En particular, els nodos de la ret de aerografito s'originen de les unions de les plantilles de ZnO.