В журнале ChemPhysChem опубликована работа ученых ФИЦ ПХФ и МХ РАН и физического факультета Университета Флорида (США), посвященная изучению влияние гамма-лучей на аэрогель из оксида графена. Исследование показало, что изменение дозы облучения приводит к различным структурным трансформациям: в одних случаях улучшаются сорбционные характеристики материала, а в других наблюдается его разрушение.

От 2D к 3D: перспективы материала

Аэрогель на основе частично восстановленного оксида графена считается ключевым кандидатом для трансляции уникальных свойств графена (отмеченных Нобелевской премией 2010 г. для А. Гейма и К. Новоселова) в трёхмерные структуры. Такие материалы уже демонстрируют высокую сорбционную ёмкость, что делает их пригодными для ликвидации разливов нефтепродуктов и других органических загрязнений.

В ходе исследования учёные смогли 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 аэрогеля, которые при получении его методом термического восстановления оксида графена, вероятнее всего, удерживаются только ван-дер-ваальсовыми силами. Однако его практическое использование требует понимания устойчивости к внешним воздействиям, таким как радиация.

Для своих экспериментов исследователи получили монолитные цилиндры аэрогеля объемом около 4 см³ и воздействовали на них гамма-излучением от изотопа кобальта-60. Дозы гамма-излучения, поглощенные экспериментальными образцами, составили от 10 до 220 кГр, а для сравнения были оставлены необлученные образцы.

Эксперименты выявили наличие поверхностной плёнки с мелкими порами, которая ограничивала сорбционную активность. При умеренных дозах облучения (до 100 кГр) удалось частично удалить этот слой, повысив эффективность поглощения. Однако дозы свыше 200 кГр приводили к разрушению монолитной структуры, что сужает возможности применения материала в условиях интенсивной радиации.

Интересно, что гидрофильные свойства аэрогеля остались неизменными даже при максимальной дозе, что указывает на избирательность воздействия гамма-лучей.

Дальнейшие исследования направлены на поиск оптимальных параметров облучения для создания устойчивых и функциональных материалов.

Shulga Y.M., Baskakov S.A., Kabachkov E.N., Zhidkov M.V., Dremova N.N., Alperovich A.V., Kushch P.P., Kichigina G.A., Kiryukhin D.P., Baskakova Yu V., Krasnikova S.S., Shulga N.Y., Belay K.G., Gutsev G.L. Modification of graphene oxide aerogel monolith by gamma irradiation. //Chemphyschem, v.26, № 6, e202401122, 12 March 2025 Q-1, IF = 2,3

https://doi.org/10.1002/cphc.202401122

Об этом исследовании в СМИ: Indicator.RU