Пена из графена может быть детектором взрывчатых веществ - Гранит науки - 2011-12-12

Пена из графена может быть детектором взрывчатых веществ – это продемонстрировали ученые американского Политехнического института Ренсселира (Rensselaer Polytechnic Institute) и Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences).

Наряду с уникальными электрическими и тепловыми свойствами, способностью в комбинации с определенными наноструктурами генерировать электричество под воздействием светового излучения и прочими перспективными в прикладном плане особенностями нового углеродного материала графена, недавно стало известно о том, что можно сделать, имея его в пенообразном состоянии. Оказалось, что графеновая пена служит ловушкой и одновременно детектором ничтожных концентраций взрывчатки. Речь идет о молекулах газов, например, аммиака, который не только ядовит сам по себе, но и сопутствует некоторым взрывоопасным веществам, равно как двуокиси азота, выделяемой при нагревании нитроцеллюлозы, входящей в состав взрывчатых веществ. Графеновую пену получили выращиванием ячеистых монослоев углерода, т.е. собственно графена, на подложке из никеля. Затем никель удалили плавлением, а сеть из ячеек графена осталась, представляя собой пенообразную структуру, которая, сохранив все присущие графену свойства - электропроводность, эластичность и шершавость – приобрела еще одно: способность улавливать молекулы газов.

Прежние попытки превратить углеродные наноструктуры – трубки, проволоки и листы – в сенсоры различных веществ требовали ювелирных манипуляций с атомами для придания материалу правильной формы, и немалых усилий стоило бы получение таких структур в коммерческих масштабах. Графеновая пена получается относительно просто. А при адсорбции газовой молекулы меняется электрическое сопротивление этого материала, что легко измерить. На этом основан принцип работы такого «пенного» детектора. По оценкам авторов графеновый сенсор почти в 10 раз чувствительнее существующих полимерных сенсоров. Есть у графеновой пены и другое очевидное преимущество: ее легко очистить, т.е. восстановить. Для этого достаточно пропустить несильный электрический ток, и молекулы газа покинут ловушку, кроме того, графеновый сенсор работает при комнатной температуре (полимерные требуют нагрева). Графеновая пена чувствительна к концентрации аммиака порядка 20 частей на миллион, и этого более чем достаточно для обеспечения безопасности предприятий, имеющих дело с токсичными веществами, а также для того, чтобы вывести борьбу с терроризмом на следующий уровень – отмечает издание ExtremeTech. Статья о получении и свойствах графеновой пены опубликована в Nature (28 November, 2011). Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».