This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344. IM release LLNL-JRNL-667016.

1. Resorcinol פורמלדהיד (RF) הנגזר גראפן Aerogels <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Na 2 CO 3 זרז airgel פחמן (11% מוצקים, CRF) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (7.1 מיליליטר) לresorcinol (0.625 גרם, 5.68 mmol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (0.900 גרם, 11.4 mmol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף סודיום קרבונט (0.003 g, 0.028 mmol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את סולפסלי id מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומצה אצטית זרז airgel פחמן (AARF) 17 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (15 מיליליטר) לresorcinol (12.3 גר &#39;, 0.112 mol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (17.9 גר &#39;, .224 mol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף חומצה אצטית קרחונית (0.44 גר &#39;, 0.007 mol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון), המגדירות את הצורה של resulting חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוספות פחמן לפתרון המבשר RF (CNT, GO) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ננו-צינורות פחמן / 11 RF מרוכבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות ננו-צינורות פחמן חד-דופנות 1% WT במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol), וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון), אשר definדואר הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחמוצת גרפן / RF מרוכבים 12 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות תחמוצת גרפן 1 WT% (GO, 300-800 קוטר ננומטר) במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol, פתרון 37%) וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור GO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורהוכתוצאה מכך חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש והחלפה עם CO 2 נוזל סופר קריטי עד לא נמצא שרידי אצטון (o בהתאם 4-24 שעותגודל מדגם n, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש סביבה (Xerogel) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע פיצוח והתכווצות לא אחידה, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של חימוםdspace. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות בין שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל חלק קצף פחמן AARF (2 × 3 סנטימטרים סנטימטר × 4 מ&quot;מ, 1.2 גרם) כדי ליצור nanographene 3D (3D-NG) תחת זורם CO 2 (10 SCCM) ב 950 מעלות צלזיוס למשך 5 שעות. 7 </li></ol></li></ol> 2. הרכבות מאקרו גראפן גראפן אוקסיד נגזרות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> NH 4 OH זרז GO הרכבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (20 מיליליטר) לoxid גרפן שכבה אחת 400 מ&quot;גדואר (GO, 300-800 קוטר ננומטר). ביסודיות לפזר באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ) O / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון מרוכז NH 4 OH (.211 מיליליטר להשעית GO ז). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר אותו לתבניות זכוכית שיכולה להיות אטום אטומה (למשל, בקבוקון זכוכית או שקופיות שמופרדות על ידי אטם סיליקון המגדיר את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לשיתוף אמבטיהntaining אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש סופר קריטי וחילופים עם CO 2 הנוזל עד לא נמצא שרידי אצטון (4-24 שעות בהתאם לגודל מדגם, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). תמורה מלאה הוא הצביע על ידי הפסקת טיפות אצטון בשסתום הפליטה של ​​מייבש הסופר קריטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש הסביבה (xerogel) שימו לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות ביןשני גיליונות של טפלון (או חומר שאינו מקל אחר) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע התכווצות פיצוח ואחיד, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של אמיץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתהיינה הצורך להציב בetween שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל תרמי לGMA גבישים מאוד. לבצע חישול תרמית נוסף של קצף מפוחמים בטמפרטורות של עד 2,500 מעלות צלזיוס תחת אווירה הוא. רמפה מRT בשיעור של 100 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק בטמפרטורה גבוהה עבור שעה 1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> functionalization פוסט-הגזה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללא קוולנטיים functionalization anthraquinone (AQ-GMA) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון 3 מ&quot;מ של anthraquinone (א.ק.) בEtOH היבש. חום בבקבוקון אטום ב 75 מעלות צלזיוס כדי להבטיח פירוק מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון AQ חם למדגם GMA (~ 2 מיליליטר / מ&quot;ג של מדגם). משרים בבקבוקון אטום לשעה 2 ב 75 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר פתרון AQ עודף מבקבוקון ולאפשר מדגם להתייבש על 75 מעלות CO / N (בקבוקון מכסה את). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films.">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li><li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rise+of+graphene.">The rise of graphene.</a> Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).</li><li>Li, D., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science.+Graphene-based+materials.">Materials science. Graphene-based materials.</a> Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).</li><li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeycomb+carbon:+a+review+of+graphene.">Honeycomb carbon: a review of graphene.</a> Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).</li><li>Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Guti&#233;rrez, M. C., del Monte, ., F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+dimensional+macroporous+architectures+and+aerogels+built+of+carbon+nanotubes+and/or+graphene:+synthesis+and+applications.">Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications.</a> Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).</li><li>Pekala, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+aerogels+from+the+polycondensation+of+resorcinol+with+formaldehyde.">Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde.</a> J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).</li><li>Biener, J., Dasgupta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroscopic+3D+nanographene+with+dynamically+tunable+bulk+properties.">Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties.</a> Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).</li><li>Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Surface+Area,+sp+2-Cross-Linked+Three-Dimensional+Graphene+Monoliths.">High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths.</a> J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+3D+graphene+macroassembly+with+high+surface+area.">Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area.</a> Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).</li><li>Biener, J., Stadermann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications.">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+and+electrically+conductive+carbon+nanotube+foams.">Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115 (2009).</li><li>Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+graphene+aerogel+with+high+electrical+conductivity.">Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).</li><li>Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+Graphitic+Structures+in+Cobalt-+and+Nickel-Doped+Carbon+Aerogels.">Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels.</a> Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).</li><li>Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Characterization+of+Highly+Crystalline+Graphene+Aerogels.">Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).</li><li>Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battery/supercapacitor+hybrid+via+non-covalent+functionalization+of+graphene+macro-assemblies.">Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).</li><li>Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Macroscale,+Isotropic+Carbons+with+Graphene-Sheet-Like+Electrical+and+Mechanical+Properties.">Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).</li><li>Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -. J., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+surface+area+carbon+aerogel+monoliths+with+hierarchical+porosity.">High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).</li><li>Baumann, T. F., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-directed+synthesis+of+periodic+macroporous+organic+and+carbon+aerogels.">Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).</li><li>Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane-less+hydrogen+bromine+flow+battery.">Membrane-less hydrogen bromine flow battery.</a> Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).</li><li>Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+compressible+3D+periodic+graphene+aerogel+microlattices.">Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices.</a> Nat Comms. 6, (2015).</li><li>Worsley, M. A., Shin, S. J., Merrill, M. D., Lenhardt, J., Nelson, A. J., Woo, L. Y., Gash, A. E., Baumann, T. F., Orme, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-Low+Density,+Monolithic+WS2,+MoS2,+and+MoS2+Graphene+Aerogels.">Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

<html> חשוב לציין כי הנהלים המתוארים כאן הם רק נציג. התאמות רבות אפשריות לחומרי מנגינה ליישום ספציפי. לדוגמא, משתנה ריכוזי חומר מוצאים, תוך שמירה מתמדת יחס / פורמלדהיד (RF) resorcinol, יכול להיות השפעה על צפיפות החומר הסופית. טעינת זרז יכולה לשנות מורפולוגיה נקבובית, כמו טעינה ג?...

מאז הבידוד של גראפן בשנת 2004, עניין 1 ברתימת התכונות הייחודיות שלה הוביל למאמץ אינטנסיבי מופנה כלפי גרפן הרכבה למבנים תלת-ממדיים, מונוליטי ששומרים על המאפיינים של יריעות גרפן פרט. 2-5 מאמצים אלה כבר הקשו על ידי עובדה שגרפן עצמו הוא יקר וזמן רב כדי לייצר ונוטה לצבור בפתרון, אשר מגביל את יכולת ההרחבה של חומרים הבוסס על אבני בניין גרפן. בנוסף, מכלולי גרפן מורכבים בדרך כלל מאינטראקציות פיזיות cross-linking (למשל, כוחות ואן דר וקירות) בין יריעות גרפן פרט, שהם הרבה פחות מוליך ומכאני חזקים יותר מקישורים צולבים קשר כימיים. המעבדה הלאומית לורנס ליברמור הייתה מעורבת בפיתוח של חומרים חדשים נקבוביים, בצפיפות נמוכה פחמן מאז 1980. 6 כמה אסטרטגיות זוהו לפברק המוני produחומרי cible מבוסס גרפן מונוליטי בתפזורת משני קצף בעלות נמוכה המופק פולימר פחמן, הנקראים aerogels גרפן (גז), 7, כמו גם על ידי cross-linking הישיר של תחמוצת גרפן גיליונות (GO), אשר נקראים מאקרו גרפן מכלולים (GMAs). 8,9 חומרים בתפזורת אלה ultrahigh שטח יש מוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, חוזק מכאני יוצא דופן וגמישות, ומורפולוגיות נקבוביות מתכונן. גז וGMAs מצאו שירות במספר רב של יישומים, כולל חומרי אלקטרודה בsupercapacitors וסוללות נטענות, זרז מתקדם תומך, adsorbents, בידוד תרמי, חיישנים, והתפלה. 10 הסינתזה של aerogels גרפן מתחילה בפילמור סול-ג&#39;ל של תמיסה מימית של resorcinol ופורמלדהיד ליצור ג&#39;לי אורגני מאוד צולב. ג&#39;לי אלה נשטפים עם מים ואצטון, אז מיובשת באמצעות CO 2 הסופר קריטי וpyrolyzed באניאווירת nert לתת aerogels פחמן עם שטח פנים נמוך יחסית ונפח נקבובית. aerogels פחמן מופעלים על ידי ההסרה מבוקרת של אטומי פחמן במצב חמצון קל (למשל, CO 2) כדי ליצור חומר צולבים מורכב משני nanoplatelets פחמן וגרפיט אמורפי, עם שטח פנים גבוהים יותר ומורפולוגיה נקבובית פתוחה. 7 יתרון ייחודי של סינתזת סול-ג&#39;ל היא שהגז יכול להיות מפוברק במגוון רחב של צורות, פסלים כוללים וסרטים דקים, בהתאם לצרכים של היישום. צינורות פחמן 11 ו / או יריעות גרפן 12 ניתן לשלב גז על ידי כולל תוספים אלה בפתרון המבשר סול-ג&#39;ל. זה יוצר מבנים מורכבים שבו כתוסף הופך להיות חלק ממבנה רשת פחמן הראשוני. בנוסף, יכולה להיות פונקציונליות מסגרת GA לאחר גזה / הפעלה או באמצעות שינוי של פני השטח airgel או באמצעות התצהיר של חומרים,למשל זרז חלקיקים, על מבנה המסגרת. 13 מקרו-מכלולי גרפן (GMAs) הוכנו על ידי ישירות cross-linking תחמוצת גרפן מושעה (GO) גיליונות, ניצול פונקציונלי הכימי הטבוע בם. 9 גיליונות GO מכילים מגוון של קבוצות פונקציונליות, כולל epoxide וmoieties הידרוקסיד, שיכול לשמש כ אתרים המקשרים צולבים כימיים. כמו בהכנת GA, התאסף GMAs הם supercritically מיובש לשמר את הרשת הנקבובית, אז pyrolized להפחית את קישורי צלב הכימיים לגשרי פחמן מוליך המספקים תמיכה מבנית להרכבה. בשל גשרי פחמן קוולנטיים בין יריעות גרפן, יש לי GMAs מוליכות חשמליות וקשיחות מכאנית שסדרי גודל גבוה יותר ממכלולי גרפן נוצרו עם cross-linking הפיזי. בנוסף, יש לי GMAs אזורי משטח מתקרבים השווי התיאורטי של גיליון גרפן יחיד. לא תרמית פוסט-סינטטיreatment בטמפרטורות גבוהות (&gt; 1,050 מעלות צלזיוס) יכול לשפר משמעותי את crystallinity של GMAs, מוביל מוליכות לאף גבוהות יותר וmoduli של יאנג, כמו גם התנגדות חמצון תרמית טוב יותר. טיפול כימי 14 פוסט-סינטטי של GMAs עם מולקולות אורגניות חיזור-פעיל כגון anthraquinone יכול לשפר את יכולת אחסון מטען ביישומי supercapacitor. 15 תכונות החומר מתכונן הגז וGMAs הן, בין שאר, תוצאה של תנאים סינטטיים שונים בזהירות כגון ריכוזים מגיב וזרז, זמן ריפוי וטמפרטורה, תנאי ייבוש, ותהליכי גזה / הפעלה. 16 פרוטוקול וידאו מפורט זה נועדה לפתור אי בהירויות בשיטות שפורסמו, ולהנחות את החוקרים מנסים לשחזר את החומרים ותנאים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Single Layer Graphene Oxide</td>
			<td>Cheap Tubes</td>
			<td>n/a</td>
			<td>300-800nm XY dimensions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>single wall carbon nano tubes (SWCNTs)</td>
			<td>Carbon Solutions</td>
			<td>P2-SWNT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>resorcinol</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>398047-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>37% formaldehyde solution in water</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>252549</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetic acid</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>320099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium hydroxide solution 28-30% NH3 basis</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>320145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium carbonate</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>791768</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anthraquinone</td>
			<td>aldrich</td>
			<td>a90004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polaron supercritical dryer</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>EMS 3100</td>
			<td>this is a representative model, any critical point dryer compatible with acetone should work</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and functionalization of 3d nano-graphene materials: graphene aerogels and graphene macro assemblies

מאמצים להרכיב גרפן למבנים מונוליטי תלת-ממדיים כבר הקשו על ידי העלות הגבוהה וprocessability העני של גרפן. בנוסף, רוב דיווחו מכלולי גרפן מוחזקים יחד דרך אינטראקציות פיזיות (למשל, כוחות אן דר ואלס) ולא קשרים כימיים, המגבילים את החוזק המכני שלהם ומוליכות. פרטי שיטת וידאו זה לאחרונה פיתחו אסטרטגיות לפברק, חומרי תפזורת המוני הפקה מבוססת גרפן נגזרים משני קצף פולימר או תחמוצת גרפן שכבה אחת. חומרים אלה כוללים בעיקר יריעות גרפן פרט מחוברות דרך linkers פחמן קשור קוולנטית. הם שומרים על התכונות החיוביות של גרפן כגון שטח פנים גבוה ומוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, בשילוב עם מורפולוגיה מתכונן נקבובית וחוזק מכאני יוצא דופן וגמישות. שיטה סינתטית גמישה זה יכול להתארך עד הייצור של ננו-צינורות פולימר / פחמן (CNT)פולימר ד / תחמוצת גרפן (GO) חומרים מרוכבים. יתר על כן, functionalization פוסט-סינתטית נוספת עם anthraquinone מתואר, המאפשרת עלייה דרמטית בביצועי אחסון מטען ביישומי supercapacitor.

האבולוציה של הרכב ומורפולוגיה חומר במהלך הייצור יכולה להיות במעקב בדרכים שונות, כוללים עקיפת רנטגן, ספקטרוסקופיית ראמאן וNMR, במיקרוסקופ אלקטרונים, וporosimetry. לדוגמא, בסינתזה, פירוליזה, ו- CO 2 ההפעלה של גז, ההמרה בעקבות עקיפת רנטגן (XRD) (איור 1E). העדר השיא (002) ?...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies at JoVE.com

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

synthesis-functionalization-3d-nano-graphene-materials-graphene

Research

JoVE Journal

Engineering

14.0K Views.  Lawrence Livermore National Laboratory. This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Video: Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The protocol details the procedures to construct a versatile, reusable, multiple layer, laminated dielectrophoresis chamber. Specifically, six layers of 50 &#181;m x&#160;0.7 cm x&#160;2 cm graphene paper and five layers of double sided tape were alternately stacked together, then clamped to a glass slide. Then a 700 &#956;m diameter micro-well was drilled through the laminated structure using a computer-controlled micro drilling machine. Insulating properties of the tape layer between adjacent graphene layers were assured by resistance tests. Silver conductive epoxy connected alternate layers of graphene paper and formed stable connections between the graphene paper and external copper wire electrodes. The finished device was then clamped and sealed to a glass slide. The electric field gradient was modeled within the multi-layer device. Dielectrophoretic behaviors of 6 &#956;m polystyrene beads were demonstrated in the 1 mm deep micro-well, with medium conductivities ranging from 0.0001 S/m to 1.3 S/m, and applied signal frequencies from 100 Hz to 10 MHz. Negative dielectrophoretic responses were observed in three dimensions over most of the conductivity-frequency space and cross-over frequency values are consistent with previously reported literature values. The device did not prevent AC electroosmosis and electrothermal flows, which occurred in the low and high frequency regions, respectively. The graphene paper utilized in this device is versatile and could subsequently function as a biosensor after dielectrophoretic characterizations are complete.

A microdevice with high throughput potential is used to demonstrate three-dimensional (3D) dielectrophoresis (DEP) with novel materials. Graphene nanoplatelet paper and double sided tape were alternately stacked; a 700 &#956;m micro-well was drilled transverse to the layers. DEP behavior of polystyrene beads was demonstrated in the micro-well.

פיתוח של התקנים 3D גראפן אלקטרודה dielectrophoretic

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The ...

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees of freedom to control electronic devices. In particular, the behavior of graphene&#8217;s charge carriers in response to potentials from charged Coulomb impurities is predicted to differ significantly from that of most materials. Scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS) can provide detailed information on both the spatial and energy dependence of graphene&#39;s electronic structure in the presence of a charged impurity.&#160;The design of a hybrid impurity-graphene device, fabricated using controlled deposition of impurities onto a back-gated graphene surface, has enabled several novel methods for controllably tuning graphene&#8217;s electronic properties.1-8 Electrostatic gating enables control of the charge carrier density in graphene and the ability to reversibly tune the charge2 and/or molecular5 states of an impurity. This paper outlines the process of fabricating a gate-tunable graphene device decorated with individual Coulomb impurities for combined STM/STS studies.2-5 These studies provide valuable insights into the underlying physics, as well as signposts for designing hybrid graphene devices.

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

המצאה של השער-מתכונן התקני גראפן לסריקה מיקרוסקופית מנהור מחקרים עם זיהומים קולון

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use integrated paper microfluidic electrochemical pH sensor for resource-limited settings. Taking advantages from both pH meters and strips, the pH sensing platform is composed of hydrophobic barrier-patterned paper micropad (&#181;PAD) using polydimethylsiloxane (PDMS), screen-printed electrode (SPE) modified with IrO2-graphene films and molded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic holder. Repetitive cathodic potential cycling was employed for graphene oxide (GO) reduction which can completely remove electrochemically unstable oxygenated groups and generate a 2D defect-free homogeneous graphene thin film with excellent stability and electronic properties. A uniform and smooth IrO2 film in nanoscale grain size is anodically electrodeposited onto the graphene film, without any observable cracks. The resulting IrO2-RGO electrode showed slightly super-Nernstian responses from pH 2-12 in Britton-Robinson (B-R) buffers with good linearity, small hysteresis, low response time and reproducibility in different buffers, as well as low sensitivities to different interfering ionic species and dissolved oxygen. A simple portable digital pH meter is fabricated, whose signal is measured with a multimeter, using high input-impedance operational amplifier and consumer batteries. The pH values measured with the portable electrochemical paper-microfluidic pH sensors were consistent with those measured using a commercial laboratory pH meter with a glass electrode.

The study demonstrates the growth of iridium oxide-reduced graphene oxide (IrO2-RGO) nanohybrid thin films on irregular and rough screen-printed carbon substrate through a green electrochemical synthesis, and their implementation as a pH sensor with a patterned paper-fluidic platform.

תחמוצת-מופחת אירידיום גראפן אוקסיד Nanohybrid Thin Film אלקטרודות מסך מודפס שינויים, כפי שהם פנויים אלקטרוכימיות נייר Microfluidic pH חיישנים

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we describe a one-step fabrication technique to synthesis freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod double heterostructure. The preparation of the double heterostructure is performed by using thermal chemical vapor deposition (CVD) and preheating hydrothermal technique. In addition, the morphological properties were characterized by using the scanning electron microscopy (SEM). The utility of freestanding double heterostructure is demonstrated by fabricating the piezoelectric nanogenerator. The electrical output is improved up to 200% compared to that of a single heterostructure owing to the coupling effect of the piezoelectricity between the arrays of ZnO nanorods on the top and bottom of graphene. This unique double heterostructure have a tremendous potential for applications of electrical and optoelectrical devices where the high number density and specific surface area of nanorod are needed, such as pressure sensor, immuno-biosensor and dye-sensitized solar cells.

One-step fabrication method for obtaining freestanding epitaxial double heterostructure is presented. This approach could achieve ZnO coverage with a higher number density than that of the epitaxial single heterostructure, leading to a piezoelectric nanogenerator with an increased output electrical performance.

הכנת ZnO nanorod / גראפן / ZnO nanorod Epitaxial זוגי Heterostructure לPiezoelectrical Nanogenerator על ידי השימוש בPreheating הידרותרמיות

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are proposed to create the electrical network in this work: (a) the incorporation of the nanoplatelets into the epoxy matrix and (b) the coating of the glass fabric with a sizing filled with the same nanoplatelets. Both types of multiscale composite materials, with an in-plane electrical conductivity of ~10-3 S/m, showed an exponential growth of the electrical resistance as the strain increases due to distancing between adjacent functionalized graphene nanoplatelets and contact loss between overlying ones. The sensitivity of the materials analyzed during this research, using the described procedures, has been shown to be higher than commercially available strain gauges. The proposed procedures for self-sensing of the structural composite material would facilitate the structural health monitoring of components in difficult to access emplacements such as offshore wind power farms. Although the sensitivity of the multiscale composite materials was considerably higher than the sensitivity of metallic foils used as strain gauges, the value reached with NH2 functionalized graphene nanoplatelets coated fabrics was nearly an order of magnitude superior. This result elucidated their potential to be used as smart fabrics to monitor human movements such as bending of fingers or knees. By using the proposed method, the smart fabric could immediately detect the bending and recover instantly. This fact permits precise monitoring of the time of bending as well as the degree of bending.

The integration of conductive nanoparticles, such as graphene nanoplatelets, into glass fiber composite materials creates an intrinsic electrical network susceptible to strain. Here, different methods to obtain strain sensors based on the addition of graphene nanoplatelets into the epoxy matrix or as a coating on glass fabrics are proposed.

חישה מבוססת עומס על מחוזק חומרים מרוכבים Multiscale עם גראפן Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

לחץ אטמוספירי ייצור של פתיתי בשכבה יחידה מדוד גדול מלבני SnSe

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.