Hiilinanoputket siirtyvät käytäntöön

Aikoinaan suuren kohun saattelemat hiilinanoputket ovat siirtymässä yhä käytännöllisempien tuotteiden rakenteiksi.

Älykellot, kuntoseurantalaitteet ja muut esineiden internetin laitteet voivat saada merkittävästi lisäsysäystä "akun" käyttöikään Surreyn yliopiston Advanced Technology Instituten (ATI) ja Brasilialaisen Pelotasin yliopiston (UFPel) tutkimusten johdosta.

Tutkimusartikkelissaan tutkimusryhmä osoittaa, kuinka superkondensaattori voidaan valmistaa tehokkaasti korkean suorituskyvyn edulliseksi virrantallennuslaitteeksi, joka voidaan helposti integroida jalkineisiin, vaatteisiin ja asusteisiin.

Tutkimusryhmä kuvaa artikkelissa uutta menetelmää joustavien hiilinanomateriaaleihin perustuvien superkondensaattorien kehittämiseksi.

Tämä menetelmä, joka on halvempi ja vähemmän aikaa vievä valmistaa, sisältää kohdistettujen hiilinanoputkien (CNT) ryhmien siirtämisen piikiekolta polydimetyylisiloksaani (PDMS) matriisiin. Tämä päällystetään sitten polyaniliinimateriaalilla (PANI), joka varastoi energiaa "pseudokapasitanssina" tunnetun mekanismin kautta, mikä tarjoaa erinomaiset energian varastointiominaisuudet poikkeuksellisella mekaanisella eheydellä.

Tiimin parannettu, kiekon ohut superkondensaattori säilyttää suurimman osan kapasitanssistaan useiden jaksojen jälkeen eri taivutusolosuhteissa, mikä osoittaa sen kestävyyttä, pitkäikäisyyttä ja tehokkuutta.

MIPT:n ja Skoltechin fyysikot ovat puolestaan löytäneet tavan muokata ja virittää hiilinanoputkien elektronisia ominaisuuksia vastaamaan uusien elektronisten laitteiden vaatimuksia.

Erityisen kiinnostavia ovat terahertsien ja kauko-infrapunan spektrin kaistat, joiden aallonpituudet ovat 2 mm - 500 nm ja joissa kalvoilla on metallijohtimille tyypillisiä ominaisuuksia.

Aiemmassa tutkimuksessa kirjoittajat osoittivat, että korkealaatuisten koskemattomien kalvojen johtavuus voidaan kuvata tarkasti metalleille voimassa olevalla johtavuusmallilla. Näissä kalvoissa vapailla elektroneilla on tarpeeksi energiaa ylittääkseen mahdolliset esteet yksittäisten nanoputkien leikkauskohdissa ja ne voivat liikkua melko helposti koko kalvon yli, mikä johtaa korkeaan johtavuuteen.

Mutta nyt kävi ilmi, että tämän materiaalin mikroaaltoplasmalla käsittely johtaa sarjaan yllättäviä ominaisuuksia, kuten lämpötilakertoimen huomattavaa kasvuun yksiseinäisistä hiilinanoputkista valmistetuissa kalvoissa.

Tämä johtuu siitä, että metalli- ja puolijohdeputkien kilpailevilla panoksilla johtavuuteen ei enää ole tärkeää roolia, ja kalvon johtavuus määräytyy ensisijaisesti vikojen määrän perusteella. Tämä ominaisuus on erittäin mielenkiintoinen uuden sukupolven laitteiden, kuten huoneenlämpöisten nopeiden bolometrien, suunnittelussa, professori Albert Nasibulin, Skoltechin nanomateriaalien laboratorion johtaja, huomauttaa.

Aiheesta aiemmin:

Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia

Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin