Исследование показывает, как повысить эффективность Графена и использовать его необычайный потенциал

]

Почему «сверхматериальный» графен не переопределил электронику, как обещал? Новое исследование раскрывает ответ, а также демонстрирует, как увеличить его производительность в два раза и использовать его уникальный потенциал.

Д-ра. Эфрафилзаде и Джалили работают над 3D-печатной сеткой графена в лаборатории. (Image credit: RMIT University)

В качестве самого сильного материала, который когда-либо тестировался, графен также прозрачный, гибкий и проводит электричество и тепло в 10 раз лучше, чем меди.

Ранее в 2010 году, когда исследование графена получило желанную Нобелевскую премию по физике, его приветствовали как преобразующий материал для биосенсоров, гибкой электроники, фильтров для воды и более мощных солнечных панелей и компьютерных чипов. Тем не менее, производительность была непоследовательной, и в отрасли было медленное внедрение.

. В исследовании, опубликованном в Nature Communications было выявлено загрязнение кремния в качестве основной причины неутешительных результатов и описано, как создать чистый граф и более эффективный графен

Под руководством д-ра Dorna Esrafilzadeh и доктора Рухоллы Али Джалили исследовательская группа RMIT использовала усовершенствованный сканирующий электронный электронный микроскоп для изучения образцов графена, которые коммерчески доступны на рынке, атомом атомом.

Мы обнаружили высокий уровень загрязнения кремнием в коммерчески доступном графене с массивным воздействием на характеристики материала.

Д-р Dorna Esrafilzadeh, Университет RMIT.

Тестирование показало, что природный графит – сырье, используемое для изготовления графеносодержащего кремния, которое не было полностью устранено при обработке.

Мы считаем, что это загрязнение лежит в основе многих, казалось бы, непоследовательных сообщений о свойствах графена и, возможно, многих других атомарно тонких двумерных (2D) материалов. Графен был объявлен как преобразующий, но до сих пор не смог оказать значительного коммерческого воздействия, как и некоторые аналогичные 2D-наноматериалы. Теперь мы знаем, почему он не выполнял, как обещал, и что нужно сделать, чтобы использовать весь свой потенциал .

Д-р Dorna Esrafilzadeh, Университет RMIT.

Не только тестирование обнаружило эти примеси эффективно, но также показало, как они оказывают значительное влияние на производительность, и когда загрязненный материал был протестирован как электроды, он оказался на 50% хуже

Этот уровень несогласованности, возможно, загромождал появление крупных промышленных применений для систем на основе графена. Но это также препятствует разработке нормативно-правовой базы, регулирующей внедрение таких слоистых наноматериалов, которым суждено стать основой устройств следующего поколения.

Д-р Dorna Esrafilzadeh, Университет RMIT.

Двумерное (2D) свойство листа графена с одним атомом делает его пригодным для хранения электроэнергии, а также для новых сенсорных технологий, которые зависят от высокой площади поверхности.

Однако исследование показывает, как это двумерное свойство также является ахиллесовой пятой графена, то есть делает его очень уязвимым для поверхностного загрязнения, и усиливает важность графита высокой чистоты для получения более чистого графена.

]

С помощью чистого графена ученые показали необычайную производительность материала при использовании для создания типа супер батареи, называемой суперконденсатором.

После тестирования было обнаружено, что устройство обладает большой способностью удерживать электрический заряд. До сих пор это была самая большая емкость, зарегистрированная для графена и в перспективе прогнозируемой теоретической емкости материала.

В сотрудничестве с Центром передовых материалов и промышленной химии RMIT исследователи впоследствии применили чистый графен для разработки универсального датчика влажности, который имеет самый низкий предел обнаружения и самую высокую чувствительность, когда-либо сообщаемую.

Эти результаты представляют собой важную веху, позволяющую получить полное представление о атомарно тонких 2D-материалах и их эффективном включении в высокопроизводительные коммерческие устройства.

« Мы надеемся, что это исследование поможет разблокировать захватывающий потенциал этих материалов .

Source link