Aerografitul este o spumă sintetică compusă din fibre tubulare de carbon . Densitatea materialului este de 0,18 mg / cm 3 (0,18 kg / m 3 ), ceea ce ne permite să numim acest material unul dintre cele mai ușoare astăzi. Aerographite a fost dezvoltat de o echipă comună a Universității Christian Albrecht și a Universității de Tehnologie din Hamburg. Primul raport al noului material a fost publicat în iunie 2012.
Aerografitul este un material negru care poate lua diverse forme, de obicei câțiva centimetri cubi de volum. Structura sa este o rețea interconectată de tuburi de carbon de câțiva microni în diametru , cu o grosime a peretelui de aproximativ 15 nm. Datorită curburii relativ mai mici și grosimii mai mari a peretelui, aceste tuburi nu sunt atât de asemănătoare ca proprietăți cu celulele din nanotuburi de carbon asemănătoare grafenului , cât sunt cu carbonul sticlos . Pereții tuburilor sunt adesea discontinui, au zone pliate, ceea ce crește elasticitatea aerografului. Legăturile dintre atomii de carbon din aerografit au natura sp 2 , ceea ce a fost confirmat prin spectroscopie a pierderii de energie caracteristică de către electroni şi măsurarea rezistivităţii electrice . Sub influența compresiei externe , conductivitatea electrică crește de la 0,3 S/m la 0,8 S/m, iar densitatea de la 0,18 mg/cm3 la 0,2 mg/ cm3 . Și în stare comprimată, aceste cifre pot fi de 37 S/m la o densitate de 50 mg/cm 3 . Datorită structurii sale de tuburi interconectate, airgrafitul este mai rezistent la întindere decât alte materiale poroase, cum ar fi aerogelurile de siliciu . Rezistă la o deformare elastică semnificativă și are un raport Poisson foarte scăzut . Un specimen de 3 mm își păstrează forma inițială chiar și după ce a fost comprimat la 0,1 mm. Rezistența la tracțiune a acestui material depinde de compresia acestuia și este de 160 kPa pentru o densitate de 8,5 mg/cm3 și 1 kPa la 0,18 mg/ cm3 . Pentru comparație, rezistența la tracțiune pentru aerogel este de 16 kPa la o densitate de 100 mg/ cm3 . Modulul Young pentru tensiune este de aproximativ 15 kPa la 0,2 mg/cm3 , dar pentru compresie este mult mai mic și poate varia de la 1 kPa la 0,2 mg/cm3 până la 7 kPa la 15 mg/ cm3 . Aerografitul are proprietatea de superhidrofobicitate și este, de asemenea, destul de susceptibil la efecte electrostatice - bucăți de material sunt atrase de obiectele încărcate.
Aerografitul este obținut printr-un proces CVD pe un substrat de oxid de zinc . Substratul este format din bețișoare groase de microni, care se obțin prin amestecarea aceleiași cantități de zinc și polivinilbutiral și încălzirea amestecului la 900 C. Aerografitul este sintetizat la o temperatură de aproximativ 760 de grade, într-o atmosferă de argon , unde toluenul este injectat ca sursă de carbon . Un strat subțire (aproximativ 15 nm), discontinuu de carbon este depus pe oxidul de zinc, care este gravat prin adăugarea de hidrogen în camera de reacție. Astfel, structura carbonului formată repetă destul de precis structura substratului de oxid de zinc.
Electrozii de aerografit au fost testați în producția de ionistori . Materialul tolerează bine impacturile mecanice asociate cu ciclurile de încărcare-descărcare și cu cristalizarea electrolitului (care are loc atunci când solventul se evaporă). Capacitatea electrică a unor astfel de electrozi este de 1,25 W*h/kg, ceea ce este comparabilă cu cea a electrozilor din nanotuburi de carbon (2,3 W*h/kg)
| Alotropia carbonului | |
|---|---|
| sp 3 | |
| sp 2 | |
| sp | Carabină |
| amestecat sp 3 /sp 2 | |
| alte | |
| ipotetic |
|
| legate de |
|