Дослідники передбачили нову вуглецеву мережу, подібну до графену, але зі складнішою мікроструктурою, що може призвести до створення кращих акумуляторів для електромобілів. Графен, мабуть, є найвідомішою своєрідною формою вуглецю. Його використовували як потенційне нове правило гри для технології літій-іонних акумуляторів, але нові методи виробництва зрештою можуть створювати більш енергоємні акумулятори.
Графен можна розглядати як мережу атомів вуглецю, де кожен атом вуглецю з'єднаний з трьома сусідніми атомами вуглецю, утворюючи крихітні шестикутники. Однак дослідники припускають, що окрім цієї прямої стільникової структури, можуть бути створені й інші структури.
Це новий матеріал, розроблений командою вчених з Університету Марбурга в Німеччині та Університету Аалто у Фінляндії. Вони спрямували атоми вуглецю в нових напрямках. Так звана біфенільна мережа складається з шестикутників, квадратів та восьмикутників, що є складнішою сіткою, ніж графен. Дослідники кажуть, що тому вона має суттєво інші, а в деяких аспектах і більш бажані електронні властивості.
Наприклад, хоча графен цінується за його здатність бути напівпровідником, нова вуглецева мережа поводиться більше як метал. Фактично, при ширині лише 21 атом, смужки біфенільної мережі можна використовувати як провідні нитки для електронних пристроїв. Вони зазначили, що в такому масштабі графен все ще поводиться як напівпровідник.
Головний автор сказав: «Цей новий тип вуглецевої мережі також може бути використаний як чудовий анодний матеріал для літій-іонних акумуляторів. Порівняно з сучасними матеріалами на основі графену, він має більшу ємність для зберігання літію».
Анод літій-іонного акумулятора зазвичай складається з графіту, нанесеного на мідну фольгу. Він має високу електропровідність, що важливо не лише для оборотного розміщення іонів літію між його шарами, але й тому, що він може продовжувати робити це потенційно протягом тисяч циклів. Це робить його високоефективним акумулятором, а також акумулятором, який може працювати тривалий час без деградації.
Однак, більш ефективні та менші альтернативи, засновані на цій новій вуглецевій мережі, можуть зробити накопичення енергії в акумуляторах більш інтенсивним. Це може зробити електромобілі та інші пристрої, що використовують літій-іонні акумулятори, меншими та легшими.
Однак, як і у випадку з графеном, наступним викликом є визначення способу виробництва цієї нової версії у великих масштабах. Поточний метод складання базується на надгладкій золотій поверхні, на якій молекули, що містять вуглець, спочатку утворюють з'єднані гексагональні ланцюги. Подальші реакції з'єднують ці ланцюги, утворюючи квадратні та восьмикутні форми, що робить кінцевий результат відмінним від графену.
Дослідники пояснили: «Нова ідея полягає у використанні скоригованих молекулярних прекурсорів для виробництва біфенілу замість графену. Зараз метою є створення більших листів матеріалу, щоб його властивості можна було краще зрозуміти».
Час публікації: 06 січня 2022 р.
