Написано AZoNano 2020

Взрыв мобильных электронных устройств, электромобилей, беспилотных летательных аппаратов и других технологий привел к росту спроса на новые легкие материалы, которые могут обеспечить возможность их эксплуатации. Исследователи из Университета Хьюстона и Техасского университета A & M сообщили о структурном электроде суперконденсатора, изготовленном из восстановленного оксида графена и нановолокон арамида, который является более прочным и универсальным, чем обычные электроды на основе углерода.

Исследовательская группа UH также продемонстрировала, что моделирование, основанное на наноархитектуре материала, может обеспечить более точное понимание диффузии ионов и связанных свойств в композитных электродах, чем традиционный метод моделирования, который известен как модель пористой среды.

«Мы предлагаем, чтобы эти модели, основанные на наноархитектуре материала, были более всеобъемлющими, подробными, информативными и точными по сравнению с моделью пористых сред», сказал Халех Ардебили, доцент Билл Д. Кук Машиностроения в UH и соответствующего автора для статьи, описывающей работу, опубликованной в ACS Nano .

Более точные методы моделирования помогут исследователям найти новые и более эффективные наноархитектурные материалы, которые могут обеспечить более длительное время автономной работы и более высокую энергию при меньшем весе, сказала она.

Исследователи знали, что испытанный материал – восстановленный оксид графена и нановолокно арамида, или rGO / ANF – был хорошим кандидатом из-за его сильных электрохимических и механических свойств. По словам Ардебили, суперконденсаторные электроды обычно изготавливаются из пористых углеродных материалов, которые обеспечивают эффективную работу электродов.

Хотя восстановленный оксид графена в основном сделан из углерода, арамидное нановолокно обладает механической прочностью, которая повышает универсальность электрода для различных применений, в том числе для военных целей. Работа финансировалась Управлением научных исследований ВВС США.

В дополнение к Ардебили соавторами являются первый автор Сара Адериани и Али Масуди, оба из UH; и Смит А. Шах, Мика Дж. Грин и Джоди Л. Луткенхаус, все от A & M.

Данная статья отражает интерес исследователей к улучшению моделирования для новых энергетических материалов. «Мы хотели передать, что обычные модели, которые являются пористыми моделями на основе среды, могут быть недостаточно точными для проектирования этих новых материалов с наноархитектурой и исследования этих материалов для электродов или других устройств накопления энергии» Ардебили сказал.

Это потому, что модель пористой среды обычно предполагает однородные размеры пор внутри материала, а не измеряет различные размеры и геометрические свойства материала.

«То, что мы предлагаем, это то, что да, модель пористой среды может быть удобной, но она не обязательно точна», Ардебили сказал. «Для современных устройств нам нужны более точные модели, чтобы лучше понимать и разрабатывать новые электродные материалы».

Источник: https://www.uh.edu/