В Институте физических наук Хэфэй Китайской академии наук (CAS) исследовательская группа профессора Чжэньяна Ванга недавно создала макроскопические толстые трехмерные (3D) пористые пленки графена.

Исследователи непосредственно ввели прекурсор полиимида в трехмерный слой пористого кристалла графена толщиной до 0,66 мм, используя пучок электронов высокой энергии в качестве источника энергии, используя преимущества кинетической энергии пучка e-high и свойств низкого отражения. . Результаты исследования были опубликованы в журнале Carbon .

Благодаря своим многочисленным замечательным химическим и физическим свойствам графен стал новым стратегическим материалом. Интеграция трехмерной (3D) пористой графеновой сети может предотвратить переупаковку графеновых листов и обеспечивает простой доступ и диффузию ионов. Однако производство макроскопических толстых трехмерных пленок пористого графена экономичным способом остается трудным.

Высокая мгновенная энергия лазера может вызвать прямую карбонизацию углеродсодержащей матрицы, в результате чего будет получен кристаллический графен высокого качества. Однако, поскольку глубина проникновения лазера в углеродсодержащую матрицу настолько мала, создаваемая графеновая пленка слишком тонкая, что ограничивает ее использование в практических устройствах

.

В результате поиск более эффективного источника энергии является критически важной проблемой, которую необходимо быстро решить, если индуцированный высокоэнергетическим пучком графен будет использоваться в промышленности.

Исследователи использовали новый источник энергии, высокоинтенсивный электронный пучок, в этом исследовании для достижения эффективного синтеза макроскопических толстых трехмерных листов пористого графена на предшественнике полиимида.

По сравнению с лазерами высокоэнергетические электронные пучки имеют ряд преимуществ, таких как высокая кинетическая энергия, нулевое отражение, простое управление фокусировкой и эффект инжекции, что делает электронный пучок потенциально лучшим источником энергии, чем лазеры для быстро карбонизирующие предшественники полиимида с образованием графена.

Водород, кислород и другие компоненты полиимида могут быстро улетучиваться в виде газа, что приводит к плотной трехмерной структуре пор в графене.

Толщина слоя графена, индуцированного электронным пучком (EIG), может достигать 0,66 мм, а скорость синтеза может достигать 84 см ² / мин, что значительно быстрее чем лазер. ЭИГ также эффективно применялся к электродам суперконденсаторов, демонстрируя хорошую электрохимическую накапливающую способность.

EIG может использоваться в солнечной фототермической защите от обледенения и борьбе с обледенением благодаря своим превосходным фототермическим характеристикам. Были зарегистрированы низкие температуры до -40 ° C.

Это исследование финансировалось Национальным проектом ключевых исследований и разработок Китая, Национальным фондом естественных наук Китая и Программой ключевых исследований и разработок провинции Аньхой.

Ссылка на журнал:

Han, S., и др. . (2021) Прямой синтез макроскопических толстых трехмерных пористых графеновых пленок электронным пучком. Углерод . doi.org/10.1016/j.carbon.2021.06.035.

Источник: https://english.cas.cn/[19459009visible