Los investigadores han demostrado el refuerzo inspirado en el mejillón de las fibras de grafeno para la mejora de las propiedades del material. Un grupo de investigación dirigido por el profesor Sang Ouk Kim aplicó polidopamina como un aglutinante de infiltrado eficaz para lograr altas propiedades mecánicas y eléctricas para fibras cristalinas líquidas a base de grafeno.

Esta ingeniería de defectos de inspiración biológica se distingue claramente de los intentos anteriores con aglutinantes aislantes y tiene posibles aplicaciones en la electrónica flexible. textiles multifuncionales, y sensores portátiles. La ingeniería de defectos de dos pasos aborda la limitación intrínseca de las fibras de grafeno que surgen del plegado y arrugado de las capas de grafeno durante el proceso de hilado de fibras.

En 2009, El grupo de investigación descubrió cristales líquidos de óxido de grafeno en medios acuosos al tiempo que introducía un proceso de purificación eficaz para eliminar las impurezas iónicas. Fibras de grafeno, típicamente hilado en húmedo a partir de una dispersión de cristal líquido de óxido de grafeno acuoso, se espera que demuestren conductividades térmicas y eléctricas superiores, así como un rendimiento mecánico sobresaliente.

Sin embargo, debido a la formación inherente de defectos y huecos causados ​​por doblar y arrugar la capa de óxido de grafeno dentro de las fibras de grafeno, su resistencia mecánica y conductividades eléctricas / térmicas están todavía muy por debajo de los valores ideales deseados. Respectivamente, Encontrar un método eficiente para construir las fibras de grafeno densamente empaquetadas con una fuerte interacción entre capas es un desafío principal.

El equipo del profesor Kim se centró en las propiedades de adhesión de la dopamina, un polímero desarrollado con la inspiración del mejillón natural, para resolver el problema. Este polímero funcional, que se estudia en varios campos, puede aumentar la adherencia entre las capas de grafeno y prevenir defectos estructurales.

El grupo de investigación del profesor Kim logró fabricar fibras cristalinas líquidas de grafeno de alta resistencia con defectos estructurales controlados. También fabricaron fibras con conductividad eléctrica mejorada a través del proceso de post-carbonización de polidopamina.

Basado en la teoría de que la dopamina con el posterior recocido a alta temperatura tiene una estructura similar a la del grafeno, El equipo optimizó las condiciones de polimerización de la dopamina y resolvió los problemas inherentes de control de defectos de las fibras de grafeno existentes. También confirmaron que las propiedades físicas de la dopamina mejoran en términos de conductividad eléctrica debido a la influencia del nitrógeno en las moléculas de dopamina. sin dañar la conductividad, que es el límite fundamental de los polímeros convencionales.

Profesor Kim, quien dirigió la investigación, dijo, "A pesar de su potencial tecnológico, La fibra de carbono que utiliza cristales líquidos de grafeno todavía tiene límites en términos de sus limitaciones estructurales. "Esta tecnología se aplicará a la fabricación de fibras compuestas y varios dispositivos de aplicación textiles portátiles".