近日,俄罗斯科学院切尔诺戈洛夫卡联邦化学物理和药物化学问题研究中心的研究人员开展了一项关于伽马射线对氧化石墨烯气凝胶影响的研究,相关成果发表于《ChemPhysChem》杂志。研究表明,不同剂量的伽马射线会以不同方式改变气凝胶的结构,新数据有助于明确此类材料的适用范围。
由部分还原的氧化石墨烯制成的气凝胶,是将石墨烯独特性质从二维拓展至三维领域极具潜力的选择之一。安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因发现和研究石墨烯而荣获2010年诺贝尔物理学奖,石墨烯具备的独特性质,让此类气凝胶也展现出良好的吸附能力,可应用于收集溢漏的油品或其他有机物质。
切尔诺戈洛夫卡的化学家和物理学家此次聚焦于研究气凝胶的结构和性质在不同剂量伽马射线照射下的变化情况。他们认为,通过伽马射线照射这种修改方式,有望改善材料中各个薄片之间的“交联”。当气凝胶通过氧化石墨烯的热还原产生时,这些薄片往往仅靠范德华力结合在一起。
同时,鉴于该气凝胶计划在放射性辐射暴露条件下使用,测试其抗辐射能力至关重要。
在实验过程中,研究人员制备了体积约为四立方厘米的整体式气凝胶圆柱体,并将其暴露在同位素钴 - 60产生的伽马射线下。实验样品吸收的伽马辐射剂量范围设定为1万至22万戈瑞,同时设置了一些未经辐照的样品作为对照材料。
辐照实验揭示了氧化石墨烯气凝胶(AOG)整体结构的一个有趣特征:其表面存在一层特殊的膜,该膜的孔隙相较于体积而言较小。研究团队发现,通过精准选择辐射剂量,能够部分去除这层薄膜,进而提高材料吸收石油产品的能力(实验中采用纯己烷进行测试)。
不过,研究也表明,高剂量的辐射会对气凝胶整体结构的完整性产生不利影响,从而限制其使用。此外,在所使用的剂量范围内,对处于空气中的气凝胶进行伽马射线辐照,并不足以改变材料的亲水性。目前,相关研究仍在持续推进中。