მკვლევარებმა იწინასწარმეტყველეს ახალი ნახშირბადის ქსელი, გრაფენის მსგავსი, მაგრამ უფრო რთული მიკროსტრუქტურით, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომობილების უკეთესი აკუმულატორების შექმნა. გრაფენი, სავარაუდოდ, ნახშირბადის ყველაზე ცნობილი თავისებური ფორმაა. ის ლითიუმ-იონური აკუმულატორების ტექნოლოგიის პოტენციურ ახალ წესად იქნა გამოყენებული, მაგრამ ახალი წარმოების მეთოდები საბოლოოდ უფრო ენერგომოხმარებადი აკუმულატორების წარმოებას შეუწყობს ხელს.
გრაფენი შეიძლება განვიხილოთ, როგორც ნახშირბადის ატომების ქსელი, სადაც თითოეული ნახშირბადის ატომი დაკავშირებულია სამ მიმდებარე ნახშირბადის ატომთან პაწაწინა ექვსკუთხედების შესაქმნელად. თუმცა, მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ ამ პირდაპირი თაფლისებრი სტრუქტურის გარდა, სხვა სტრუქტურების გენერირებაც შესაძლებელია.
ეს არის ახალი მასალა, რომელიც შეიმუშავეს გერმანიის მარბურგის უნივერსიტეტისა და ფინეთის აალტოს უნივერსიტეტის ჯგუფმა. მათ ნახშირბადის ატომები ახალი მიმართულებით გადაიტანეს. ე.წ. ბიფენილის ქსელი შედგება ექვსკუთხედების, კვადრატებისა და რვაკუთხედებისგან, რაც უფრო რთული ბადეა, ვიდრე გრაფენი. მკვლევარები ამბობენ, რომ შესაბამისად, მას მნიშვნელოვნად განსხვავებული და ზოგიერთი ასპექტით უფრო სასურველი ელექტრონული თვისებები აქვს.
მაგალითად, მიუხედავად იმისა, რომ გრაფენი ნახევარგამტარული თვისებების გამო ფასდება, ახალი ნახშირბადის ქსელი უფრო მეტ ლითონის მსგავსად იქცევა. სინამდვილეში, როდესაც მხოლოდ 21 ატომის სიგანეა, ბიფენილის ქსელის ზოლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტრონული მოწყობილობების გამტარ ძაფებად. მათ აღნიშნეს, რომ ამ მასშტაბით, გრაფენი კვლავ ნახევარგამტარულივით იქცევა.
მთავარმა ავტორმა თქვა: „ნახშირბადის ქსელის ეს ახალი ტიპი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც შესანიშნავი ანოდური მასალა ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის. ამჟამინდელ გრაფენზე დაფუძნებულ მასალებთან შედარებით, მას უფრო დიდი ლითიუმის შენახვის ტევადობა აქვს“.
ლითიუმ-იონური ბატარეის ანოდი, როგორც წესი, შედგება სპილენძის ფოლგაზე დაფენილი გრაფიტისგან. მას აქვს მაღალი ელექტროგამტარობა, რაც აუცილებელია არა მხოლოდ მის ფენებს შორის ლითიუმის იონების შექცევადად განლაგებისთვის, არამედ იმიტომაც, რომ მას შეუძლია ამის გაგრძელება პოტენციურად ათასობით ციკლის განმავლობაში. ეს მას მაღალეფექტურ ბატარეად აქცევს, მაგრამ ასევე ისეთ ბატარეად, რომელსაც შეუძლია დიდხანს გაძლოს დეგრადაციის გარეშე.
თუმცა, ამ ახალ ნახშირბადის ქსელზე დაფუძნებულმა უფრო ეფექტურმა და მცირე ზომის ალტერნატივებმა შეიძლება ბატარეის ენერგიის შენახვა უფრო ინტენსიური გახადოს. ამან შეიძლება ელექტრომობილები და ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენებით მომუშავე სხვა მოწყობილობები უფრო პატარა და მსუბუქი გახადოს.
თუმცა, გრაფენის მსგავსად, შემდეგი გამოწვევა ამ ახალი ვერსიის მასშტაბურად წარმოების გარკვევაა. აწყობის ამჟამინდელი მეთოდი ეფუძნება ზეგლუვ ოქროს ზედაპირს, რომელზეც ნახშირბადის შემცველი მოლეკულები თავდაპირველად ქმნიან დაკავშირებულ ექვსკუთხა ჯაჭვებს. შემდგომი რეაქციები ამ ჯაჭვებს აკავშირებს კვადრატული და რვაკუთხა ფორმების შესაქმნელად, რაც საბოლოო შედეგს გრაფენისგან განსხვავებულს ხდის.
მკვლევარებმა განმარტეს: „ახალი იდეა გრაფენის ნაცვლად ბიფენილის წარმოებისთვის კორექტირებული მოლეკულური წინამორბედების გამოყენებაა. ახლა მიზანია მასალის უფრო დიდი ფურცლების წარმოება, რათა მისი თვისებები უკეთ იქნას გაგებული“.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 6 იანვარი
