Лазерно-индуцированный графен (ЛИГ) представляет собой чрезвычайно тонкий слой углерода, обладающий уникальными физико-химическими свойствами. Эти свойства могут быть эффективно интегрированы в различные материалы, включая пластик, резину, цемент и воск, благодаря их высокой поверхностной активности и способности к модификации свойств существующих материалов. Исследования, проведенные учеными из Райсовского университета, продемонстрировали успешное внедрение ЛИГ в широкий спектр композиционных материалов.
Области применения ЛИГ:
-
Теплоизоляционные и нагревательные элементы: Материалы, содержащие ЛИГ, могут быть использованы в производстве одежды с функцией терморегуляции, а также в медицинских устройствах для локальной тепловой терапии.
-
Системы фильтрации и очистки воды: ЛИГ обладает высокой адсорбционной способностью, что делает его перспективным компонентом для разработки эффективных систем очистки воды.
-
Антиобледенительные покрытия: Материалы с добавлением ЛИГ могут предотвращать образование льда на различных поверхностях за счет их гидрофобных свойств.
-
Антимикробные покрытия: При воздействии электрического тока ЛИГ способен уничтожать микроорганизмы, что открывает новые возможности для применения в медицине и гигиенических технологиях.
-
Информационные носители: Благодаря своим уникальным электронным свойствам, ЛИГ может быть использован в качестве основы для создания инновационных устройств хранения данных.
История и технология получения ЛИГ:
Метод лазерного индуцирования графена был впервые разработан в 2014 году. Лазерное излучение вызывает термическое разложение исходного материала, приводя к образованию чешуек графена. Этот подход отличается высокой экономичностью и простотой реализации по сравнению с традиционными методами синтеза графена.
Ученые Райсовского университета также разработали метод получения графеновой пены, пригодной для 3D-печати. Однако, из-за хрупкости графеновой пены, было необходимо ее интеграция с другими материалами для повышения механической прочности конечного продукта.
Материалы с эффектом нагрева:
При интеграции ЛИГ в мягкие полимерные матрицы создаются композиты, обладающие терморегулирующими свойствами. В твердых материалах ЛИГ способствует гидрофобности, что делает их устойчивыми к воздействию воды. При подаче электрического тока на поверхность, покрытую ЛИГ, происходит уничтожение микроорганизмов, что имеет значительный потенциал для применения в медицинских и гигиенических системах.
Материалы с жидкой фазой обеспечивают эффективную агрегацию чешуек графена, что позволяет быстро нагревать их при воздействии электрического тока. Это открывает новые возможности для создания:
-
Антиобледенительных покрытий
-
Гибких нагревательных элементов для медицинских и бытовых нужд
-
Одежды с функцией терморегуляции
