Οι ερευνητές έχουν προβλέψει ένα νέο δίκτυο άνθρακα, παρόμοιο με το γραφένιο, αλλά με πιο σύνθετη μικροδομή, που μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερες μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων.Το γραφένιο είναι αναμφισβήτητα η πιο διάσημη περίεργη μορφή άνθρακα.Έχει χρησιμοποιηθεί ως ένας πιθανός νέος κανόνας παιχνιδιού για την τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου, αλλά οι νέες μέθοδοι κατασκευής μπορούν τελικά να παράγουν μπαταρίες με μεγαλύτερη ένταση ισχύος.
Το γραφένιο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα δίκτυο ατόμων άνθρακα, όπου κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται με τρία γειτονικά άτομα άνθρακα για να παράγει μικροσκοπικά εξάγωνα.Ωστόσο, οι ερευνητές εικάζουν ότι εκτός από αυτή την άμεση κυψελοειδή δομή, μπορούν επίσης να δημιουργηθούν και άλλες δομές.
Αυτό είναι το νέο υλικό που αναπτύχθηκε από μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Marburg στη Γερμανία και το Πανεπιστήμιο Aalto στη Φινλανδία.Πήγαν τα άτομα άνθρακα σε νέες κατευθύνσεις.Το λεγόμενο δίκτυο διφαινυλίου αποτελείται από εξάγωνα, τετράγωνα και οκτάγωνα, το οποίο είναι πιο περίπλοκο πλέγμα από το γραφένιο.Οι ερευνητές λένε ότι, επομένως, έχει σημαντικά διαφορετικές, και από ορισμένες απόψεις, πιο επιθυμητές ηλεκτρονικές ιδιότητες.
Για παράδειγμα, αν και το γραφένιο εκτιμάται για την ικανότητά του ως ημιαγωγός, το νέο δίκτυο άνθρακα συμπεριφέρεται περισσότερο σαν μέταλλο.Στην πραγματικότητα, όταν έχουν πλάτος μόνο 21 άτομα, οι λωρίδες του δικτύου διφαινυλίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αγώγιμα νήματα για ηλεκτρονικές συσκευές.Τόνισαν ότι σε αυτή την κλίμακα, το γραφένιο εξακολουθεί να συμπεριφέρεται σαν ημιαγωγός.
Ο κύριος συγγραφέας είπε: «Αυτός ο νέος τύπος δικτύου άνθρακα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως εξαιρετικό υλικό ανόδου για μπαταρίες ιόντων λιθίου.Σε σύγκριση με τα σημερινά υλικά με βάση το γραφένιο, έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης λιθίου.»
Η άνοδος μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου συνήθως αποτελείται από γραφίτη που απλώνεται σε φύλλο χαλκού.Έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, η οποία δεν είναι μόνο απαραίτητη για την αναστρέψιμη τοποθέτηση ιόντων λιθίου μεταξύ των στρωμάτων του, αλλά και επειδή μπορεί να συνεχίσει να το κάνει για δυνητικά χιλιάδες κύκλους.Αυτό το καθιστά μια μπαταρία υψηλής απόδοσης, αλλά και μια μπαταρία που μπορεί να διαρκέσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς υποβάθμιση.
Ωστόσο, πιο αποτελεσματικές και μικρότερες εναλλακτικές λύσεις που βασίζονται σε αυτό το νέο δίκτυο άνθρακα μπορούν να κάνουν την αποθήκευση ενέργειας της μπαταρίας πιο εντατική.Αυτό μπορεί να κάνει τα ηλεκτρικά οχήματα και άλλες συσκευές που χρησιμοποιούν μπαταρίες ιόντων λιθίου μικρότερα και ελαφρύτερα.
Ωστόσο, όπως το γραφένιο, η επόμενη πρόκληση είναι να καταλάβουμε πώς να κατασκευάσουμε αυτή τη νέα έκδοση σε μεγάλη κλίμακα.Η τρέχουσα μέθοδος συναρμολόγησης βασίζεται σε μια εξαιρετικά λεία επιφάνεια χρυσού στην οποία μόρια που περιέχουν άνθρακα σχηματίζουν αρχικά συνδεδεμένες εξαγωνικές αλυσίδες.Μεταγενέστερες αντιδράσεις συνδέουν αυτές τις αλυσίδες για να σχηματίσουν τετράγωνα και οκταγωνικά σχήματα, κάνοντας το τελικό αποτέλεσμα διαφορετικό από το γραφένιο.
Οι ερευνητές εξήγησαν: «Η νέα ιδέα είναι να χρησιμοποιηθούν προσαρμοσμένες μοριακές πρόδρομες ουσίες για την παραγωγή διφαινυλίου αντί για γραφένιο.Ο στόχος τώρα είναι η παραγωγή μεγαλύτερων φύλλων υλικού, ώστε οι ιδιότητές του να γίνουν καλύτερα κατανοητές».
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-06-2022