Углеродные нанотрубки (УНТ) — это свернутые в цилиндр листы графена, представляющие собой полые структуры. Они обладают высокой электропроводностью, теплопроводностью и механической прочностью, а потому широко используются в качестве добавок в полимерные композиты. Так, например, добавление нанотрубок в силиконовую матрицу позволяет создавать материалы для гибкой электроники.
Ученые модифицировали углеродные нанотрубки для гибкой электроники на основе силикона
Химики СПбГУ предложили способ модификации углеродных нанотрубок, который позволит создавать электропроводящие силиконовые композиты с высокой механической гибкостью и эластичностью. Разработка может быть перспективна в области гибких электронных и оптоэлектронных устройств следующего поколения, например, для создания компонентов батарей или эластичных дисплеев.
Freepik
Однако немодифицированные материалы часто неравномерно распределяются в полимерной матрице, ухудшая свойства получаемого композита. Российские ученые нашли способ это исправить: они модифицировали УНТ, придав им электроактивные свойства и обеспечив равномерное распределение в силиконовой основе.
«Мы предложили прививать на поверхность УНТ электроактивные ферроценил-содержащие олиго- и полисилоксаны, а затем добавлять такие модифицированные углеродные нанотрубки в силиконовую матрицу», — объясняет Регина Исламова, профессор, доктор химических наук, руководитель научной группы «Функциональные полисилоксаны и материалы на их основе» Института химии СПбГУ.
Присутствие ферроценил-содержащих олиго- и полисилоксанов на поверхности нанотрубок повышает их совместимость с силиконовыми матрицами.
Композит
Кроме того, предложенный подход отличается повышенной безопасностью. В процессе не используются концентрированные кислоты, гамма-излучение, а также радиоактивные или токсичные реагенты. Вероятность повреждения структуры нанотрубок крайне низкая, что позволяет максимально сохранить ключевые электрофизические свойства.
Еще одно преимущество разработки — ее экономичность. Для обработки нанотрубок применяются доступные соединения с относительно низкой себестоимостью, в то время как другие методы требуют использования дорогостоящих реагентов.
Предложенный учеными способ также прост в реализации. Если прежние подходы обычно включали 4–5 стадий обработки, то новая технология позволяет провести усовершенствование за меньшее количество этапов.