Получить графен так же просто, как записать DVD диск!
Получение графена, как оказалось, может быть довольно простим процессом. Получить графен так же просто, как записать DVD диск!
Графен — самый тонкий и прочный материал во вселенной, представляющий из себя двумерную аллотропную модификацию углерода. Исследования этого материала начались еще в середине прошлого века, но всемируную известность у широкой публики этот материал получил в 2010 году, когда английские ученые российского происхождения получили Нобелевскую премию по физике за успехи в области исследования данного материала.
Видимо это достижение не дает покоя и другим ученым. Так самым последним известием в этой области стало заявление ряда американских ученых о том, что получение графена в скором будущем станет еще проще.
Известно, что исследователи пошли по весьма оригинальному пути – они стали экспериментировать с пленками оксида графена восстонавливая его при помощи обычного DVD-рекордера!
Предполагается, что полученная таким образом графеновая пленка может быть нанесена на субстракты, используемые для изготовления высокопроизводительных гибких конденсаторов, которые в свою очередь используются в производстве гибких дисплеев и гибких солнечных панелей.
Следует отметить, что это направление является весьма интересным и перспективным. В связи, с чем многие исследователи по всему миру заняты поиском решения для производства более эффективных электрохимических конденсаторов. Причина проста – эти, так называемые, «суперконденсаторы» обладают рядом весьма перспективных свойств и возможностей. В часности такие конденсаторы могут многократно подвергаться перезарядке, однако есть и недостатки.
Однако на сегодняшний день такие конденсаторы обладают низкими показателями плотностей мощности и энергии. Увеличение плотности мощности позволит увеличить количество энергии на единицу времени, а повышение плотности энергии позволит увеличить продолжительность работы конденсатора. Устранить эти проблемы и может графен.
Графен обладает очень высоким показателем электропроводности. И для того, чтобы изготовить «суперконденсатор» остаточно просто поместить графен в фосфорную кислоту, являющуюся электролитом. Это позволит создать новое поколение электрохимических конденсаторов – конденсаторов с более высоким показателями плотнотей мощности и энергии. К основным препятствиям на этом пути относят существующие сложности получения графена – часто получаемые слои графена связаны друг с другом, что значительно уменьшает площадь материала и влияет в конечном итоге на электрические свойства.
Учитывая изложенное выше вполне оправданным выглядет тот интерес, который вызвали последние достижения американского ученого Махера Эль-Кади и его группы. Исследователи разработали новый и, необходимо признать, весьма оригинальный способ болучения графена. Своеобразным инструментом стал обычный DVD-проигрыватель! Сперва на DVD-диск наносят слой полимера, затем слой оксида графена. Обработанный диск помещают в обычнй DVD-рекордер, лазерный луч считывателя которого и восстанавливает графен из его оксида. В результате полимерный слой, с нанесенным на него слоем графена отделяется от поверхности диска.
Для того, чтобы получить непосредственно сам «суперконденсатор» пространство между двумя полученными листами графена заполняют фосфорной кислотой, являющегося электролитом.
Первые образцы нового электрохимического конденсатора, полученного сприменением графена, продемонстрировали высокую гибкость конструкции, а также показатели производительности уже существующих и серийно выпускаемых изделий для хранения энергии. По сравнению с конденсатором на основе углерода, графеновый электрохимический конденсатор продемонстрировал вдвое большую плотность энергии и в 20 раз большую плотность мощности.
Предполагается, что новая технология получения графена получит свое практическое и весьма активное применение в таких направлениях, как: питание гибких дисплеев; аккумуляторы, комбинированные с фотогальваническими элементами и многих других.
Уникальность и перспективность нововй технологии создания «суперконденсаторов» подтвердил и ученый-химик Университета Дрекселя – Юри Гогоци. Он отметил, что сам факт столь значительного увеличения показателей плотностей электроэнергии и мощности уже является серьезным прорывом, но та простота используемой технологии – может в принципе считаться как своеобразная революция в индустрии!
Не глядя на полученные результаты, группа Эль-Кади продолжает свою работу с еще большей интенсивностью. В настоящее время специалисты работают над увеличением производительности при минимизации затрат на получение графена по разработанной технологии. В дальнейшем предполагается и коммерциализации инновационной разработки.