Графеновые чернила позволят печатать аккумуляторы
Ученые создали чернила из нанолистов графена, пригодные для печати 3D-структур. Учитывая, что материал можно массово производить из дешевых, экологически дружественных компонентов, он подойдет для производства аккумуляторов.
Исследование было проведено под руководством Цзинюя Суня и Чжунфаня Лю из Университета Сучжоу и Пекинского института графена, а также Я-юня Ли в Шэньчжэньского университета, сообщает phys.org. Его результаты представлены в ACS Nano.
«Мы реализовали масштабируемый, зеленый синтез графеновых нанолистов с добавлением азота на солевом основании путем прямого химического парового осаждения, — сказал Сунь в интервью для Phys.org. – Это позволяет продолжить изучение чернил в сфере печатных аккумуляторов».
Конечная цель таких исследований – массовое производство высококачественных материалов по низкой цене. Для хранения энергии обычно требуется порошок графена. Существующие методики дают большое количество структурных и химических дефектов, а также неоднородную толщину слоя.
Ученые предложили новый метод получения графеновых чернил, преодложевающий эти барьеры. Он включает выращивание нанолистов с вкраплениями азота на кристаллах NaCl. Прямое химическое осаждение из паровой среды заставляет фрагменты азота и углерода распространяться по солевому основанию. Ученые выбрали NaCl из-за дешевизны, распространенности и растворимости в воде. Для удаления соли структуру погружают в жидкость. В результате остаются клетки из чистого графена с азотом. Обработка ультразвуком превращает их в 2D-нанолисты, толщиной 5-7 слоев каждый.
Продукт имеет сравнительно мало дефектов и идеальный размер (сторона – около 5 мкм) для печати. Для демонстрации эффективности нанолистов исследователи создали различные 3D-структуры, включая гибкие электроды для суперконденсаторов.
Ученые также создали композитные чернила из графена и связующего вещества, полипропилена. Ими напечатали промежуточные слои литий-серных батарей. В сравнении со стандартными аналогами, они имели большую проводимость.
«В будущем мы планируем использовать прямое химическое осаждение из паровой среды для массового производства высококачественных графеновых порошков, применяемых в печати аккумуляторов», — сказал Сунь.
