Grafit Peletleri İçin Gerekli Olan Biraz El Emeği

Fotoğraf: Rice Üniversitesi’nde araştırmacılar, grafen tozunun ilk önce kırarak ve daha sonra pelet(topak) haline getirerek oda sıcaklığında fonksiyonel grafenleri güçlendirmişlerdir. Grafen tozunun karbon, oksijen ve hidrojen ile kimyasal olarak değiştirilmesi, grafenin basınç altında birleşerek üç boyutlu bir katı oluşturması için olanak sağladı.

Araştırmacılar güçlü, hafif malzeme yapmak için mekano-kimyasal süreç kullanıyorlar.

Rice Üniversitesi’ndeki bilim insanlarına göre fonksiyonlanmış grafenden parlak grafit peletleri oluşturmak kolay ve ekonomik.

Carbon’da yayınlanan bir bildiri, kimyasal olarak değiştirilmiş grafen tozunun hafif, yarıgözenekli, kalemlerde bulunan karbon formu olan grafitin, pek çok güçlü ve iletken özelliklerini barındıran katı haline, yağlayıcılara ve normalde üretilmek için yüksek sıcaklık işlemleri gerektiren diğer pek çok ürün haline nasıl getirilebileceğini göstermektedir.

Mohamad Kabbani, Rice’ın eski lisansüstü öğrencisi malzeme bilimci Pulickel Ajayan ve bildirinin başyazarı; çevre dostu, yeniden şekillendirilebilir bir prosesi tanıtmaktadır. Elde taşlama ile kimyasal olarak modifiye edilmiş grafeni, dakikalar içinde grafen tozu yapabilen bu proses, tozu katı bir pelet içine sıkıştırmak için el ile çalışan bir pres kullanıyor.

Kabbani bundan önce karbon nanotüplerin sert kimyasallar yerine havan ve tokmak ile nasıl grafene dönüştürülebileceğini göstermiştir. Bu kez de, Kabbani ve meslektaşları pil boyutlu peletlerin nasıl yapılacağını kanıtladı, ancak buna bağlı olarak kimyasal işlevselliklere sahip olan grafen tozları herhangi bir forma preslenebilir. Kabbani, malzemenin yapısal, katalitik, elektrokimyasal ve elektronik uygulamalar için uygun olabileceğini söyledi.

“Bu oda sıcaklığında ve yüksek basınç gerektirmeden ilk kez yapılmıştır. Genellikle bu tür malzemeler, güçlü peletler elde etmek için 1000 °C üzerindeki sıcaklıklarda sinterleme gerektirir. (Sinterleme katıları oluşturmak için basınç veya ısı kullanan bir süreçtir.) Bu durumda, nano ölçekte mekanik-kimya, bize çok fazla enerji ve para kazandırır.”

“Süreç, biri karboksilik asit ve diğeri hidroksil molekülü olan iki fonksiyonlanmış(işlevselleştirilmiş) nanotüp seti ile başlar. Bir kez el veya makine ile birleştirmek için ezildikten sonra, laboratuvar ölçekli bir hidrolik pres yerleştirilir ve 5 ton baskıya tabi tutulur.” Kabbani, fonksiyonel grupların grafen tabakalarını birbirine çapraz bağladığını ve hiçbir sıvı içermemesine rağmen, reaksiyonun bir yan ürünü olarak çok az miktarda su ürettiklerini söyledi.

5 saat süresince sıcak suda bırakılan peletler, karıştırılsa bile stabil kalmaktadır. Araştırmacıların bildirdiği gibi bu, grafen tabakalarının birbirine kenetlendiğini doğrulamaktadır.

Kabbani, hafif, yüksek mukavemete ve yüksek iletkenliğe sahip olmanın kablolar ve elektrotlar gibi uygulamalar için cazip olduğunu söyledi. “Pelet malzemesi ticari grafit elektrotlardan daha güçlü ve daha hafiftir ve yüksek enerji ve güç yoğunlukları ile elektrik depolama uygulamaları için umut verici olabilir” dedi.

Kaynak : sciencedaily.com