ناتشر: أفلام ثلاثية الأبعاد من أجل المكثّفات الفائقة

::Source: Nature Middle East::

نشرت بتاريخ 30 سبتمبر 2016

أفلام جرافينية ثلاثية الأبعاد يمكنها تخزين الشحنة وحتى الهيدروجين.

بيبلاب داس

ابتكر علماء المواد نوعًا جديدًا من أفلام الجرافين المسامية ثلاثية الأبعاد، يمكن الاستفادة منها لصنع المكثفات الفائقة1 عالية الأداء.

كما يمكن استعمال هذا الفيلم أيضًا في امتصاص الغاز والبطاريات وتخزين الهيدروجين.

التقنيات الحالية تنتج أفلام الجرافين التي فقدت الكثير من مساحة سطحها الأصلية، والتي تفتقر إلى المسام الناقل للأيونات.

لكن ماهر القاضي وزملاءه من جامعة القاهرة، مصر، وجامعة كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية، تغلبوا على هذه المشكلة عن طريق تفتيت الجرافين المائي وتجميده في النيتروجين السائل. بلورات الجليد التي تشكلت في النيتروجين السائل تمنع أفلام الجرافين من التصاق بعضها مع بعض.

ويترك تبخير بلورات الثلج أفلامًا جرافينية مسامية ثلاثية الأبعاد تشبه قرص العسل.

وخلافًا لرقائق الجرافين، يمكن للكهرليات الوصول إلى كلا جانبي الفيلم الجرافيني، الذي يمكنه بالتالي تخزين كمية ضخمة من الشحنة. هذه الأفلام منخفضة المقاومة تجاه نقل الشحنة– مما يحدّ من ضياع الشحنة في أثناء الاستعمال طويل الأمد.

تحتفظ كافة المكثفات الفائقة الصلبة تمامًا والمصنوعة من أفلام الجرافين بقدرتها على تخزين الطاقة حتى بعد 500 دورة من الانحناء والاسترخاء، وفق قول الباحثين.

"بالإضافة الى المكثفات الفائقة، قد يكون من الممكن استخدام أفلام الجرافين كمحفّزات ومواد لإلكترود البطاريات"، استنادًا إلى قول يوان لونغ شاو، المؤلف الرئيسي للدراسة.

doi:10.1038/nmiddleeast.2016.165

Shao, Y. et al. 3D freeze-casting of cellular graphene films for ultrahigh-power-density supercapacitors. Adv. Mater. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201506157(2016).