Малослойный графен из отходов: как российские учёные сделали невозможное

Представьте себе материал, который в 200 раз прочнее стали и обладает рекордной теплопроводностью. Такой и есть — это малослойный графен. Но до недавнего времени его массовое производство оставалось слишком дорогим и сложным. И вот — прорыв: российские учёные научились получать этот суперматериал из… древесных отходов и даже борщевика.

Что такое малослойный графен и зачем он нужен

Графен — это модификация углерода толщиной всего в один атом. За его открытие в 2010 году дали Нобелевскую премию. В своей более плотной форме — малослойной — он может использоваться в электронике, композитах, покрытиях и даже оборонной промышленности. Главное препятствие — высокая стоимость.

Теперь же появилась технология, которая может изменить правила игры.

В чём суть метода

Старший научный сотрудник лаборатории физики кластерных структур ФТИ имени А. Ф. Иоффе Алексей Возняковский на международной конференции в Архангельске рассказал:

"Мы научились получать малослойный графен много, дешево и с высоким качеством. Используем отходы деревообработки — лигнин, кору, стебли борщевика. Уже сейчас можем производить до 10 кг в месяц, а при необходимости — в разы больше".

Процесс основан на СВС-синтезе — самораспространяющемся высокотемпературном горении. Температура реакции достигает 2000°C и запускает превращение биополимеров в графен. Возняковский объясняет:

"Мы не сжимаем молекулы, как в создании алмаза, а даём им энергию, чтобы они сами выстроились в графеновую структуру".

Главное преимущество нового материала — отсутствие дефектов Стоуна-Уэйлса, которые ухудшают свойства графена. Результат — прочный, чистый материал, пригодный для высокотехнологичных решений.

"Есть дешёвый, но плохой графен — как некачественная сталь. Мы же делаем материал, который работает как надо: и много, и дёшево, и качественно", — подчёркивает Возняковский.

Кто стоит за разработкой

Это совместный труд сразу нескольких научных организаций: ФТИ им. Иоффе, САФУ, Института биологии и геологии Коми, НИИ синтетического каучука и Казанского инновационного университета. Командный подход позволил объединить компетенции и добиться ощутимых результатов.

Исследование поддержано грантами в рамках Десятилетия науки и технологий в России.

Уточнения

Графе́н (англ. graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом.