​Ученым Томского политехнического университета впервые удалось успешно модифицировать графен, комбинируя два метода: функционализацию солями диазония и лазерную обработку.

В результате был получен материал высокого качества, обладающий свойствами, позволяющими использовать его в гибкой электронике. Статья о результатах исследования «После оксида графена: лазерная модификация функционализированного графена для гибкой электроники» была опубликована в журнале Materials Horizons (Q1, IF 14,356) и выбрана на обложку номера.

Графен — самое прочное и легкое электропроводящее соединение углерода. Он может использоваться для производства солнечных батарей, экранов смартфонов, гибкой и тонкой электроники и даже в фильтрах для воды, поскольку графеновая пленка пропускает молекулы воды и при этом задерживает все остальные соединения.

Применяемые методы синтеза и интеграции оксида графена в сложные структуры, позволяющие работать с жидкими суспензиями, предполагают окисление материала с последующим его восстановлением. Однако окисление — очень деструктивный метод, повреждающий структуру графена. Кроме того, окисленный графен не проводит электрический ток и не обладает рядом других важных свойств. К недостаткам метода также относятся его продолжительность и энергоемкость.

«Мы использовали графен, функционализированный солями диазония, который затем обработали высокоинтенсивным лазерным излучением. Получившийся в результате материал отличается гораздо лучшей проводимостью, стойкостью к деградации и коррозии в воде, отличной устойчивостью на изгиб. Ранее комбинация этих двух методов для модификации графена не использовалась никем» — говорит один из авторов статьи, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес.

В процессе модификации исследователи помещали графит в электролитическую ячейку с раствором солей диазония. Под воздействием электрохимических реакций «чешуйки» материала начинали «отшелушиваться». Получившуюся стабильную суспензию можно нанести практически на любую поверхность.

«Суспензию наносили на полимерные подложки, затем обрабатывали лазером. Кстати, еще один плюс в том, что обработка проводится с высокой точностью. По сути, мы можем "рисовать" лазером структуру на поверхности — например, электрические схемы», — рассказывает участница научной группы, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет.

На основе полученных материалов был сделан ряд сенсоров — сенсор дыхания человека, который можно встроить в маску, а также сенсор, улавливающий содержание этанола в воздухе. В дальнейшем модифицированный графен планируется использовать для конструирования различных специальных девайсов, использования в гибкой электронике и создания новых материалов.

В команде проекта — ученые из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Инженерной школы природных ресурсов ТПУ, а также коллеги из Германии, Голландии, Франции и Китая.

«Стоит отметить, что идея данного исследования родилась в Исследовательской школе химических и биомедицинских технологий ТПУ благодаря созданию комфортной среды для планирования и реализации междисциплинарных научных проектов и поддержке ТПУ в покупке оборудования исследовательского класса», — говорят ученые.

Похожие новости

  • 18/12/2019

    Физики ТГУ создали ракетное топливо - одно из самых эффективных в мире

    ​Ученые ФТФ ТГУ совместно с томской компанией «НПЦ ХТ» создали и испытали усовершенствованную модель гибридного ракетного двигателя. В ходе выполнения этого проекта были синтезированы новые компоненты горючего, которые повысили его главную характеристику — калорийность, а следовательно и эффективность.
    549
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    2319
  • 25/10/2016

    Томские ученые создадут первый в РФ томограф для изучения сложнейших объектов

    ​Ученые Томского политехнического университета выиграли конкурс Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы".
    2132
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    4195
  • 25/02/2020

    Томские ученые разработали выгодную стратегию утилизации отходов

    ​Ученые Томского политехнического университета разработали стратегию совместной утилизации промышленных и коммунальных отходов путем сжигания их в составе композиционного топлива, сообщают РИА Новости.
    370
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    997
  • 24/10/2016

    Лазер томских ученых может служить медикам и «оборонщикам»

    Ученые ФИТ ТГУ создали лазерную систему генератор-усилительна парах стронция с большим набором длин волн и возможностью их селективного выделения. Благодаря этому установка может найти применение в разных областях – от медицины до оборонно-промышленного комплекса.
    1483
  • 29/06/2018

    Как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

    ​Исследование межзвездной среды, поиск экзопланет, изучение Солнечной системы - все это происходит в основном в лабораториях, где обрабатываются данные с межпланетных космических станций или мощных телескопов.
    972
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    863
  • 07/02/2020

    Ученые ТПУ изучат, как условия космоса влияют на новый модуль МКС

    ​Проект «Исследование воздействия динамических нагрузок на корпусные элементы модуля российского сегмента Международной космической станции с использованием многоуровневого динамического моделирования» вошел в Долгосрочную программу экспериментов на МКС.
    394