Pētnieki ir prognozējuši jaunu oglekļa tīklu, līdzīgu grafēnam, bet ar sarežģītāku mikrostruktūru, kas varētu novest pie labāku elektrotransportlīdzekļu akumulatoru izstrādes. Grafēns, iespējams, ir visslavenākā īpatnējā oglekļa forma. Tas ir izmantots kā potenciāls jauns spēles noteikums litija jonu akumulatoru tehnoloģijai, taču jaunas ražošanas metodes galu galā varētu radīt energoietilpīgākus akumulatorus.
Grafēnu var uzskatīt par oglekļa atomu tīklu, kur katrs oglekļa atoms ir savienots ar trim blakus esošiem oglekļa atomiem, veidojot sīkus sešstūrus. Tomēr pētnieki spekulē, ka papildus šai tiešajai šūnveida struktūrai var rasties arī citas struktūras.
Šis ir jaunais materiāls, ko izstrādājusi Marburgas Universitātes Vācijā un Aalto Universitātes Somijā komanda. Viņi ir pierunājuši oglekļa atomus jaunos virzienos. Tā sauktais bifenila tīkls sastāv no sešstūriem, kvadrātiem un astoņstūriem, kas ir sarežģītāks režģis nekā grafēns. Pētnieki apgalvo, ka tāpēc tam ir ievērojami atšķirīgas un dažos aspektos vēlamākas elektroniskās īpašības.
Piemēram, lai gan grafēns tiek vērtēts par tā spēju darboties kā pusvadītājam, jaunais oglekļa tīkls uzvedas vairāk kā metāls. Faktiski, pat ja bifenila tīkla joslas ir tikai 21 atoma platumā, tās var izmantot kā vadošus pavedienus elektroniskām ierīcēm. Viņi norādīja, ka šādā mērogā grafēns joprojām uzvedas kā pusvadītājs.
Galvenais autors teica: “Šis jaunais oglekļa tīkla veids var tikt izmantots arī kā lielisks anoda materiāls litija jonu akumulatoriem. Salīdzinot ar pašreizējiem uz grafēna bāzes veidotajiem materiāliem, tam ir lielāka litija uzglabāšanas jauda.”
Litija jonu akumulatora anods parasti sastāv no grafīta, kas uzklāts uz vara folijas. Tam ir augsta elektrovadītspēja, kas ir svarīga ne tikai litija jonu atgriezeniskai ievietošanai starp tā slāņiem, bet arī tāpēc, ka tas var turpināt to darīt potenciāli tūkstošiem ciklu. Tas padara to par ļoti efektīvu akumulatoru, kā arī akumulatoru, kas var kalpot ilgu laiku bez degradācijas.
Tomēr efektīvākas un mazākas alternatīvas, kuru pamatā ir šis jaunais oglekļa tīkls, var padarīt akumulatoru enerģijas uzkrāšanu intensīvāku. Tas varētu padarīt elektriskos transportlīdzekļus un citas ierīces, kas izmanto litija jonu akumulatorus, mazākus un vieglākus.
Tomēr, tāpat kā ar grafēnu, nākamais izaicinājums ir izdomāt, kā ražot šo jauno versiju plašā mērogā. Pašreizējā montāžas metode balstās uz īpaši gludu zelta virsmu, uz kuras oglekli saturošās molekulas sākotnēji veido savienotas sešstūra ķēdes. Turpmākās reakcijas savieno šīs ķēdes, veidojot kvadrātveida un astoņstūra formas, padarot gala rezultātu atšķirīgu no grafēna.
Pētnieki paskaidroja: “Jaunā ideja ir izmantot pielāgotus molekulāros prekursorus, lai iegūtu bifenilu grafēna vietā. Tagad mērķis ir radīt lielākas materiāla loksnes, lai labāk izprastu tā īpašības.”
Publicēšanas laiks: 2022. gada 6. janvāris
