A kutatók egy új szénhálózat kialakulását jósolták, amely hasonló a grafénhez, de összetettebb mikroszerkezettel rendelkezik, és jobb elektromos járműakkumulátorokhoz vezethet. A grafén vitathatatlanul a szén leghíresebb sajátos formája. Többen is potenciális új játékszabályként tekintettek rá a lítium-ion akkumulátor-technológiában, de az új gyártási módszerek végül nagyobb energiaigényű akkumulátorokat eredményezhetnek.
A grafén tekinthető szénatomok hálózatának, ahol minden szénatom három szomszédos szénatomhoz kapcsolódik, apró hatszögeket hozva létre. A kutatók azonban feltételezik, hogy ezen a közvetlen méhsejtszerkezeten kívül más struktúrák is létrejöhetnek.
Ezt az új anyagot a németországi Marburgi Egyetem és a finnországi Aalto Egyetem csapata fejlesztette ki. A szénatomokat új irányokba terelték. Az úgynevezett bifenil hálózat hatszögekből, négyzetekből és nyolcszögekből áll, ami egy összetettebb rács, mint a grafén. A kutatók szerint ezért jelentősen eltérő, és bizonyos tekintetben kívánatosabb elektronikus tulajdonságokkal rendelkezik.
Például, bár a grafént félvezető képessége miatt értékelik, az új szénhálózat inkább fémként viselkedik. Valójában, ha a bifenilhálózat csíkjai mindössze 21 atom szélesek, vezető szálakként használhatók elektronikus eszközökben. Rámutattak, hogy ebben a léptékben a grafén még mindig félvezetőként viselkedik.
A fő szerző elmondta: „Ez az új típusú szénhálózat kiváló anódanyagként is használható lítium-ion akkumulátorokhoz. A jelenlegi grafénalapú anyagokhoz képest nagyobb lítiumtároló kapacitással rendelkezik.”
A lítium-ion akkumulátor anódja általában rézfóliára terített grafitból áll. Magas elektromos vezetőképességgel rendelkezik, ami nemcsak a lítiumionok rétegei közötti reverzibilis elhelyezéséhez elengedhetetlen, hanem azért is, mert ezt akár több ezer cikluson keresztül is képes fenntartani. Ezáltal egy rendkívül hatékony akkumulátorrá válik, amely ugyanakkor hosszú ideig is kitarthat állapotromlás nélkül.
Azonban az új szén-dioxid-hálózaton alapuló hatékonyabb és kisebb alternatívák intenzívebbé tehetik az akkumulátoros energiatárolást. Ezáltal az elektromos járművek és más, lítium-ion akkumulátorokat használó eszközök kisebbek és könnyebbek lehetnek.
Azonban, a grafénhez hasonlóan, a következő kihívás az új verzió nagyméretű gyártásának kitalálása. A jelenlegi összeszerelési módszer egy szupersima aranyfelületen alapul, amelyen a széntartalmú molekulák kezdetben összekapcsolódó hatszögletű láncokat alkotnak. A későbbi reakciók ezeket a láncokat négyzet és nyolcszögletű alakzatokká kapcsolják össze, így a végeredmény eltér a grafénétől.
A kutatók kifejtették: „Az új ötlet az, hogy grafén helyett módosított molekuláris prekurzorokat használjanak bifenil előállítására. A cél most az, hogy nagyobb anyagrétegeket állítsanak elő, hogy tulajdonságai jobban megérthetők legyenek.”
Közzététel ideje: 2022. január 6.
