| spectrum.ieee.org

"Зім’ятий" графен - ідеальний матеріал для виготовлення гнучких суперконденсаторів

Суперконденсатори, це конденсатори величезною електричної ємності і з малими струмами витоку, розглядаються як кандидати на заміну традиційним акумуляторним батареям в безлічі різних областей, починаючи від мініатюрної електроніки і закінчуючи електричними автомобілями. У більшості випадків для виготовлення електродів суперконденсаторів використовують активоване вугілля, матеріал, що володіє величезним значенням ефективної площі поверхні. Єдиним недоліком активованого вугілля є те, що цей матеріал твердий та крихкий, що не допускає його використання при створенні гнучких суперконденсаторів.

Ще одним перспективним кандидатом на роль матеріалу електродів суперконденсаторів є графен, вуглець, що має кристалічну решітку одноатомної товщини. Графен гнучкий і неймовірно міцний, він має високу електричну провідність, за рахунок чого він може працювати на високих частотах, але, на жаль, графенову плівка абсолютно не піддається розтягуванню.

Проблема з еластичністю графена була успішно вирішена дослідниками з Массачусетського технологічного інституту, які в якості електродів суперконденсаторів запропонували використовувати графен, після спеціальної обробки. Після цієї обробки графенові плівки набули вигляду неабияк пом’ятого аркуша паперу, який, як відомо, може розтягуватися в деяких межах за рахунок часткового розпрямлення деформирующих його вигинів. Крім додання графену властивостей еластичності, технологія деформації дозволила збільшити його ефективну площу поверхні.





За рахунок "комканія" і подальшого "розтягування" розмір графенового "паперу" може збільшитися у вісім разів по відношенню до початкового розміру, а без втрат будь-яких характеристик зім’ята графенову папір витримує 1000 циклів деформації. "Всі наведені тут значення є лише нашими первісними успіхами" - розповідає Ксуенх Жао (Xuanhe Zhao), доцент з Массачусетського технологічного інституту, - "Деякі удосконалення розробленої технології, які ми збираємося зробити найближчим часом, дозволять нам досягти ще більшого рівня деформації графена, збільшити його значення ефективної площі поверхні і збільшити кількість циклів деформації ".

Процес виготовлення "зім’ятого" графена досить простий і дешевий у порівнянні з іншими процесами виготовлення електродів гнучких суперконденсаторів. Лист графеновой плівки розміщується в механічному пристрої, який деформує графен в одному напрямку, створюючи послідовність паралельних згинів. Потім матеріал повертається і піддається ще декільком циклам "комканія" під різними кутами, отримуючи абсолютно хаотично деформовану структуру поверхні.

В якості ізолюючого шару суперконденсатора використовується найтонший шар гідрогелю, гнучкого і еластичного матеріалу, затиснутого між двома шарами "зім’ятого" графена.

"Створення суперконденсаторів, що витримують вигинання, розтягнення або інші види деформації, є досить складною проблемою, над якою вже досить давно і не дуже успішно б’ються різні групи вчених" - розповідає Ден Лі (Dan Li), професор з університету Монаша (Monash University), Австралія, - "Тепер, завдяки роботі дослідників з Массачусетса, момент появи гнучких портативних пристроїв акумулювання енергії на основі суперконденсаторів став набагато більш близький".
Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль