Гамма-лучи улучшили графеновый аэрогель

Исследователи из ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН в Черноголовке изучили воздействие гамма-лучей на аэрогель из оксида графена. Оказалось, что разные дозы по-разному меняют структуру геля. В одном случае улучшаются его сорбционные свойства, а в другом аэрогель разрушается. Новые данные помогут уточнить границы применимости этого класса материалов. Исследование опубликовано в журнале ChemPhysChem.

Аэрогель из частично восстановленного оксида графена – один из самых перспективных вариантов перенесения уникальных свойств графена (за открытие и изучение которого Андрей Гейм и Константин Новоселов удостоились Нобелевской премии по физике 2010 года) из двух измерений в 3D-мир. Кроме этого, подобные аэрогели обладают хорошей сорбционной ёмкостью и могут быть использованы для сбора разлившихся нефтепродуктов или иных органических веществ.

Химики и физики из Черноголовки решили изучить то, как меняются структура и свойства аэрогеля при облучении его различными дозами гамма-излучения. Они предположили, что такая модификация может улучшить «сшивку» между отдельными листами материала, которые при получении его методом термического восстановления оксида графена, вероятнее всего, удерживаются только ван-дер-ваальсовыми силами.

Кроме того, поскольку аэрогели планируется использовать и в условиях воздействия на них радиоактивного излучения, важно было проверить устойчивость материала к радиации.

Для своих экспериментов исследователи получили монолитные цилиндры аэрогеля объемом около четырех кубических сантиметров и воздействовали на них гамма-излучением от изотопа кобальта-60. Дозы гамма-излучения, поглощенные экспериментальными образцами, составили от 10 до 220 тысяч грей, часть необлученных образцов была использована как контрольный материал.

Облучение позволило обнаружить интересную особенность в строении монолита аэрогеля из оксида графена (АОГ): особую поверхностную пленку, которая имеет более мелкие поры по сравнению с объемом. Авторы показали, что путем подбора дозы облучения можно частично удалить эту пленку и, тем самым, улучшить способность материала поглощать нефтепродукты (в экспериментах использовался чистый гексан).

Также оказалось, что высокая доза облучения демонстрирует негативное влияние на целостность монолита и вводит ограничения использование аэрогеля. Помимо этого выяснилось, что гамма-облучения аэрогеля на воздухе в использованном диапазоне доз было недостаточно для изменения гидрофильного характера материала. Исследования продолжаются.