Naukowcy przewidzieli powstanie nowej sieci węglowej, podobnej do grafenu, ale o bardziej złożonej mikrostrukturze, co może prowadzić do lepszych akumulatorów do pojazdów elektrycznych. Grafen jest prawdopodobnie najsłynniejszą, osobliwą formą węgla. Został on wykorzystany jako potencjalna nowa reguła dla technologii akumulatorów litowo-jonowych, ale nowe metody produkcji mogą ostatecznie doprowadzić do powstania akumulatorów o większym zapotrzebowaniu na energię.
Grafen można postrzegać jako sieć atomów węgla, gdzie każdy atom węgla jest połączony z trzema sąsiednimi atomami węgla, tworząc maleńkie sześciokąty. Naukowcy spekulują jednak, że oprócz tej bezpośredniej struktury plastra miodu, możliwe jest również generowanie innych struktur.
To nowy materiał opracowany przez zespół z Uniwersytetu w Marburgu w Niemczech i Uniwersytetu Aalto w Finlandii. Zespół ten skierował atomy węgla w nowe kierunki. Tak zwana sieć bifenylowa składa się z sześciokątów, kwadratów i ośmiokątów, co stanowi bardziej złożoną siatkę niż grafen. Naukowcy twierdzą, że w związku z tym ma ona znacząco inne, a pod pewnymi względami bardziej pożądane właściwości elektroniczne.
Na przykład, chociaż grafen jest ceniony za swoje właściwości półprzewodnikowe, nowa sieć węglowa zachowuje się bardziej jak metal. W rzeczywistości, mając zaledwie 21 atomów szerokości, paski sieci bifenylowej mogą być wykorzystywane jako nici przewodzące w urządzeniach elektronicznych. Zwrócili uwagę, że w tej skali grafen nadal zachowuje się jak półprzewodnik.
Główny autor powiedział: „Ten nowy rodzaj sieci węglowej może być również wykorzystany jako doskonały materiał anodowy do akumulatorów litowo-jonowych. W porównaniu z obecnymi materiałami na bazie grafenu, ma on większą pojemność magazynowania litu”.
Anoda akumulatora litowo-jonowego jest zazwyczaj wykonana z grafitu naniesionego na folię miedzianą. Charakteryzuje się wysoką przewodnością elektryczną, co jest niezbędne nie tylko do odwracalnego rozmieszczania jonów litu między warstwami, ale także do tego, że może to robić potencjalnie przez tysiące cykli. To sprawia, że jest to akumulator o wysokiej wydajności, który może działać przez długi czas bez degradacji.
Jednak bardziej wydajne i mniejsze alternatywy oparte na tej nowej sieci węglowej mogą zwiększyć intensywność magazynowania energii w akumulatorach. To może sprawić, że pojazdy elektryczne i inne urządzenia wykorzystujące akumulatory litowo-jonowe będą mniejsze i lżejsze.
Jednak, podobnie jak w przypadku grafenu, kolejnym wyzwaniem jest opracowanie sposobu produkcji tej nowej wersji na dużą skalę. Obecna metoda montażu opiera się na supergładkiej powierzchni złota, na której cząsteczki zawierające węgiel początkowo tworzą połączone łańcuchy heksagonalne. Kolejne reakcje łączą te łańcuchy, tworząc kształty kwadratowe i ośmiokątne, co sprawia, że końcowy efekt różni się od grafenu.
Naukowcy wyjaśnili: „Nowym pomysłem jest wykorzystanie zmodyfikowanych prekursorów molekularnych do produkcji bifenylu zamiast grafenu. Celem jest teraz produkcja większych arkuszy materiału, aby lepiej zrozumieć jego właściwości”.
Czas publikacji: 06-01-2022
