На основе оксида графена создан умный текстиль
 Волокна на основе оксида графена, разработанные учеными. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Так называемый «умный» текстиль требует разработки электронных нитей и волокон, которые сочетают в себе такие свойства, как малый вес, прочность и гибкость. Волокнам, которым предстоит играть роль электродов внутри текстиля, также необходимо будет достаточно эффективно накапливать энергию, если производители поставят цель сформировать на их основе интегрированные конденсаторы и батареи. Хотя на данный момент научный мир добился значительного прогресса в этой области, создавая пряжу на основе углеродных нанотрубок и графена, большинство предложенных волокон все еще далеки от идеала. В частности, максимальные из зарегистрированных на сегодняшний день значений емкости (265 Ф/г) по-прежнему не достигают и половины от теоретического значения для структур на основе графена (550 Ф/г).
Совместная группа ученых из University of Wollongong и University of Sydney (Австралия), а также их коллеги из Dublin City University (Ирландия), разработали новый тип нитей и волокон на основе оксида графена и восстановленного оксида графена. Предложенные ими структуры не только отличаются малым весом и высокой гибкостью, но при этом обладают недостижимой ранее электрохимической емкостью в 410 Ф/г. Стоит отметить, что в структуре, предложенной учеными, впервые используется именно оксид графена. По их мнению, до сих пор их коллеги использовали неподходящую трехмерную архитектуру конденсаторов на основе углеродного материала. Хотя они сами по себе и представляют интерес для науки, такая архитектура оказывается непрактичной применительно к интеллектуальной ткани.
Для производства волокон ученые использовали новую технику так называемого мокрого прядения, что позволило создать высокопористые, но при этом достаточно плотные, гибкие и механически прочные нити неограниченной длины. По словам исследователей, нити сами по себе уже могут использоваться в качестве строительных блоков для суперконденсаторов. Как было отмечено выше, они отличаются высокой емкостью, что, как считают ученые, обусловлено возможностью перемещения ионов, практически без сопротивления в волокнах. Но, конечно же, наиболее интересной сферой их применения является функциональный умный текстиль (с очень высоким модулем Юнга, значение которого превышает 29 ГПа). Нити также отличаются высокой электропроводностью и очень большой площадью поверхности (как в случае использования оксида графена, так и для восстановленного материала).
Наиболее перспективной сферой применения разработанных структур исследователи считают многофункциональные носимые системы для хранения энергии следующего поколения, поскольку предложенная методика их производства настолько проста и дешева, что вполне может быть масштабирована до коммерческих объемов. В настоящее время научная группа занята изготовлением гибридных структур на основе графена, которые также могут в перспективе использоваться при производстве интеллектуальных тканей.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Также по теме:
- Ученые изучили поведение электронов в цепных молекулах
- Ученые создали атомарного размера инструмент для работы с графеном
- Графен на поверхности меди ускорит охлаждение
- Оксид графена может послужить отличным фильтром
- Существует ли графен на основе бора?
Источники: