Ученые из Греции и Франции совместно с коллегами с Химического факультета МГУ и из ИПХФ РАН во главе с профессором Дмитрием Ивановым разработали новый подход к получению нанокомпозитов и получили материалы на основе полимеров и графена.
Полученные композиты очень перспективны для оптоэлектроники. Исследование выполнено в рамках мегагранта и опубликовано в журнале Polymers.
После вручения Нобелевской премии по физике российским ученым за открытие графена в 2010 году он стал одним из самых обсуждаемых материалов не только в научной среде, но и среди многих людей, не имеющих к ней отношения. Это было ожидаемо, ведь графен – двумерный слой углерода толщиной в один атом — обладает высокой прочностью и проводимостью, а привлекателен для множества промышленных и научных отраслей.
За последнее десятилетие химики и физики со всей планеты создали графеновые электроды, чипы, провода и другие элементы, использование которых улучшает характеристики устройства относительно металлической или пластиковой «начинки». Но что, если соединить новинку с тем, что уже прочно закрепилось в нашей повседневной жизни? Возьмем, к примеру, полимеры. Сейчас они встречаются практически в каждом предмете нашей жизни – настолько разнообразны их свойства. К тому же, полимерные соединения похожи конструктор: можно заменить одни «кубики»-мономеры другими, и свойства полимера поменяются.
Над идеей соединения графена и полимеров серьезно задумалась международная группа ученых, изучающих свойства и способы синтеза полимеров с различными свойствами и характеристиками:
«Мы синтезировали диблок-сополимеры, которые были «привиты» к химически модифицированному оксиду графена, — рассказывает российский руководитель мегагрант-лаборатории функциональных органических и гибридных полимерных систем МГУ, к.ф.-м.н. Дмитрий Иванов. — Эти нанокомпозитные материалы можно использовать в наноэлектронике, для датчиков, мембран для очистки или транспортировки воды и газа, для хранения энергии».
«Полученные нанокомпозиты продемонстрировали повышенную термическую стабильность по сравнению с «пустыми» сополимерами, что обусловлено ковалентными связями между матрицами сополимеров и графеновыми листами. Полимерные нанокомпозиты являются материалом, с которыми так же легко работать, как с пластмассами, однако они обладают лучшими показателями механических, тепловых, электрических и барьерных характеристик», — рассказывает один из авторов работы, профессор, д.х.н. и приглашенный ученый мегагрант-лаборатории химического факультета МГУ Апостолос Авгеропулос.
Ученые отмечают, что сейчас сложно судить о взаимосвязи структуры и свойств соединений графена и полимеров из-за трудоемкости процесса внедрения. Поэтому изучение зависимостей «структура – свойство» может стать одним из дальнейших направлений исследований в этой области и большим шагом к широкому практическому применению полученных нанокомпозитов. Тем более, что блок-сополимеры уже показали свою полезность – на их основе сейчас разрабатывается материал, который может стать заменителем кожи, а также идеальные имплантаты, которые можно буквально вливать в организм через микропроколы.
