Teadlased on ennustanud uut süsinikuvõrgustikku, mis sarnaneb grafeeniga, kuid millel on keerukam mikrostruktuur ja mis võib viia paremate elektriautode akude väljatöötamiseni. Grafeen on vaieldamatult kõige kuulsam omapärane süsiniku vorm. Seda on kasutatud liitiumioonakude tehnoloogia potentsiaalse uue mängureeglina, kuid uued tootmismeetodid võivad lõpuks toota ka energiamahukamaid akusid.
Grafeeni võib vaadelda kui süsinikuaatomite võrgustikku, kus iga süsinikuaatom on ühendatud kolme külgneva süsinikuaatomiga, moodustades pisikesi kuusnurki. Teadlased oletavad aga, et lisaks sellele otsesele kärgstruktuurile saab tekitada ka teisi struktuure.
See on uus materjal, mille töötas välja Marburgi Ülikooli (Saksamaa) ja Aalto Ülikooli (Soome) meeskond. Nad suutsid süsinikuaatomid uutesse suundadesse suunata. Nn bifenüülvõrgustik koosneb kuusnurkadest, ruutudest ja kaheksanurkadest, mis on keerukam võrgustik kui grafeen. Teadlaste sõnul on sellel seetõttu oluliselt erinevad ja mõnes mõttes isegi soovitavamad elektroonilised omadused.
Näiteks, kuigi grafeeni hinnatakse selle pooljuhi võimete tõttu, käitub uus süsinikuvõrgustik pigem metallina. Tegelikult saab bifenüülvõrgustiku ribasid juba 21 aatomi laiuses ulatuses kasutada elektroonikaseadmete juhtivate niitidena. Nad tõid välja, et sellises mastaabis käitub grafeen ikkagi pooljuhina.
Põhiautor ütles: „Seda uut tüüpi süsinikvõrgustikku saab kasutada ka suurepärase anoodimaterjalina liitiumioonakudele. Võrreldes praeguste grafeenipõhiste materjalidega on sellel suurem liitiumi salvestusmaht.“
Liitiumioonaku anood koosneb tavaliselt vaskfooliumile laotatud grafiidist. Sellel on kõrge elektrijuhtivus, mis on oluline mitte ainult liitiumioonide pöörduvaks paigutamiseks kihtide vahele, vaid ka seetõttu, et see võib seda teha potentsiaalselt tuhandete tsüklite jooksul. See teeb sellest väga tõhusa aku, aga ka aku, mis võib kesta pikka aega ilma halvenemiseta.
Sellel uuel süsinikuvõrgustikul põhinevad tõhusamad ja väiksemad alternatiivid võivad aga muuta akudes energia salvestamise intensiivsemaks. See võib muuta elektriautod ja muud liitiumioonakusid kasutavad seadmed väiksemaks ja kergemaks.
Kuid nagu grafeeni puhul, on järgmine väljakutse selle uue versiooni suuremahulise tootmise väljaselgitamine. Praegune kokkupanekumeetod tugineb ülisiledale kuldpinnale, millele süsinikku sisaldavad molekulid moodustavad esialgu ühendatud kuusnurkseid ahelaid. Järgnevad reaktsioonid ühendavad need ahelad, moodustades ruudukujulisi ja kaheksanurkseid kujundeid, muutes lõpptulemuse grafeenist erinevaks.
Teadlased selgitasid: „Uus idee on kasutada grafeeni asemel bifenüüli tootmiseks kohandatud molekulaarseid lähteaineid. Nüüd on eesmärk toota suuremaid materjalilehti, et selle omadusi saaks paremini mõista.“
Postituse aeg: 06.01.2022
