![]()
Sender
V.I.P. |
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
|
Обратиться по нику
|
| Sender |
Ответить с цитатой | | |
|
Несмотря на то что речь идёт об экспериментальных образцах, даже их результаты намного превосходят параметры современных ионисторов.
Три года назад исследователи из Университета Дрекселя (США) во главе с Юрием Гогоци и Мишелем Барсумом (Michel Barsoum) открыли группы новых двумерных материалов, которые они назвали MXene (максенами).
Это карбиды и нитриды толщиной в один атом с гексагональный структурой, похожие в этом смысле на графен.
Слои максена с ионами в процессе интеркаляции (здесь и ниже иллюстрации Drexel University).
Как и упомянутая разновидность углерода, максен хорошо проводит ток и имеет гидрофильную поверхность. Чтобы получить такой материал, его буквально отдирают от массива карбида или нитрида вместе с предварительно наносимой алюминиевой плёнкой.
На сей раз у материала обнаружилась новая необычная способность: он удерживает ионы и молекулы посредством интеркаляции — обратимого включения (в данном случае ионов) между слоями максенов.
При этом двумерный максен (карбид титана), используемый в качество электродов в экспериментальном суперконденсаторе, показал ёмкость до 350 Ф/см³, что намного больше конкурентов. Так, ёмкость конденсаторов измеряется в мкФ, а в случае большинства обычных суперконденсаторов — просто в Ф.
«Показанный результат значительно выше той ёмкости, что возможна [для современных суперконденсаторов] с электродами из пористого углерода, — рассказывает Мишель Барсум. — Другими словами, теперь мы сможем накапливать больше энергии в меньшем объёме, что очень важно, если вспомнить о нынешней миниатюризации мобильных устройств и росте их прожорливости».
Более того, из-за отсутствия полимерного связующего и высокой прочности одноатомных слоёв такие суперконденсаторы могут быть согнуты и разогнуты без ущерба для функциональности. По мнению авторов работы, это значит, что подобные устройства пригодятся для питания гибкой электроники вроде дисплеев на органических светодиодах и электроники носимой, активно разрабатываемой сегодня по всему миру.
Устройство экспериментального суперконденсатора с электродом на основе максена (в данном случае карбида титана), показанного жёлтыми кубиками.
И всё же повторим: 350 Ф — это много. Для сравнения упомянем, что на сегодняшних экспериментальных гибридах, где в качестве накопителя энергии используются суперконденсаторы, электрическая ёмкость одного такого устройства не превышает десятка фарад для легкового варианта, а вес таких ионисторов достигает десятков килограммов. Даже с учётом отличающегося вольтажа максеновые аналоги выглядят чрезвычайно выигрышно. И, похоже, всё это далеко от предела возможностей максенов.
Дело в том, что пока в качестве материалов для экспериментальных ионисторов были испытаны лишь восемь различных видов максенов. Практический же список таких материалов намного шире. «Те впечатляющие ёмкости, которые мы сейчас видим, скорее всего, не самые высокие из возможных, — считает Юрий Гогоци. — Интеркаляция ионов магния и алюминия, которую мы наблюдали, может также оказаться путём к созданию новых видов металл-ионных батарей».
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Подготовлено по материалам Университета Дрекселя.
http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10009189/ |
|
|
|
|
