Rewolucyjne nanoarkusze zwiększające pojemność baterii Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, wynaleźli nowy sposób tworzenia nanoarkuszy o grubości jednego atomu, które mogą pomóc w opracowaniu nowej generacji technologii elektronicznych i przechowywania energii na potrzeby na przykład zasilania samochodów el... Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, wynaleźli nowy sposób tworzenia nanoarkuszy o grubości jednego atomu, które mogą pomóc w opracowaniu nowej generacji technologii elektronicznych i przechowywania energii na potrzeby na przykład zasilania samochodów elektrycznych. Badania zostały dofinansowane częściowo z projektu PEPINEN (Przetwarzanie i sondowanie elektronowe nieorganicznych nanostruktur na rzecz pojawiających się nanotechnologii), który otrzymał grant Marie Curie o wartości 168.256 EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Wyniki badań zostały niedawno opublikowane w magazynie Science. Naukowcy z Centrum Badań nad Adaptacyjnymi Nanostrukturami i Nanourządzeniami (CRANN) przy Trinity College w Dublinie, Irlandia, oraz z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wlk. Brytanii odkryli, w jaki sposób rozszczepić materiały warstwowe, aby uzyskać nanoarkusze o grubości jednego atomu. Wykorzystali te arkusze do stworzenia grupy nowatorskich, dwuwymiarowych nanomateriałów, posiadających właściwości chemiczne i elektroniczne, które mogą pomóc w opracowaniu nowych technologii elektronicznych i przechowywania energii. Przez dziesiątki lat naukowcy podejmowali próby stworzenia nanoarkuszy z materiałów warstwowych, aby uwolnić ich niezwykłe właściwości elektroniczne i termoelektryczne. Jednakże wcześniejsze metody były czasochłonne, żmudne i wyjątkowo mało wydajne, a zatem nieodpowiednie dla większości zastosowań. W ramach ostatnich badań naukowcy wytwarzali nanoarkusze z różnorodnych materiałów za pomocą powszechnie stosowanych rozpuszczalników i ultradźwięków, wykorzystując urządzenia podobne do tych stosowanych w czyszczeniu biżuterii. Według ich relacji nowa metoda jest "prosta, szybka i niedroga, jak również można ją rozwinąć na skalę przemysłową". "Nasza nowa metoda zapewnia niskie koszty, wyjątkowo wysoką wydajność i ogromną przepustowość. W ciągu kilku godzin i przy wykorzystaniu zaledwie jednego miligrama (mg) materiału można wyprodukować jednocześnie miliardy miliardów nanoarkuszy o grubości jednego atomu z przeróżnych, egzotycznych materiałów warstwowych" - wyjaśnia dr Valeria Nicolosi, pracownik naukowy Królewskiej Akademii Inżynierii na Wydziale Materiałoznawstwa Uniwersytetu Oksfordzkiego. Stwierdziła, że te nowe materiały nadają się również do wykorzystania w kolejnej generacji baterii zwanych "superkondensatorami", które mogą dostarczać energię tysiące razy szybciej niż standardowe baterie, umożliwiając nowe zastosowania, np. w samochodach elektrycznych. Wiele z tych nowych, atomowych materiałów warstwowych jest bardzo trwałych i można je dodawać do tworzyw sztucznych w celu uzyskania supertrwałych materiałów kompozytowych - wyjaśnia dr Nicolosi. Będą one przydatne w wielu branżach od prostych, strukturalnych tworzyw sztucznych po aeronautykę. Kolega dr Nicolosi, profesor Jonathan Coleman, kierownik badań w CRANN i na Wydziale Fizyki Trinity College w Dublinie, powiedział: "Pośród wielu możliwych zastosowań tych nowych nanoarkuszy być może najważniejsze to materiały termoelektryczne - dodając, że - materiały te, wykorzystane w urządzeniach, mogą generować elektryczność z ciepła odpadowego." Prof. Coleman posłużył się przykładem, podając że elektrownie gazowe tracą w postaci ciepła odpadowego około 50% wyprodukowanej energii, a w przypadku elektrowni węglowych i olejowych współczynnik ten sięga 70%. "Jednak rozwój wydajnych urządzeń termoelektrycznych pozwoli na częściowy recykling ciepła odpadowego w tani i prosty sposób, co pozostawało do tej pory poza naszym zasięgiem" - wyjaśnia. Zdaniem naukowców wyniki tych badań można porównać z pracami dotyczącymi dwuwymiarowego grafenu, uhonorowanych Nagrodą Nobla w 2010 r. Grafen wywołał ogromne zainteresowanie, ponieważ po rozdzieleniu na pojedyncze płatki charakteryzuje się wyjątkowymi właściwościami elektronicznymi i mechanicznymi, które są zdecydowanie odmienne od macierzystych kryształów grafitu - wyjaśniają naukowcy. Grafit jest jednakże zaledwie jednym z setek materiałów warstwowych, spośród których część może pomóc w stworzeniu wydajnych, nowych technologii.Więcej informacji: Działania Marie Curie w 7PR: http://cordis.europa.eu/fp7/mariecurieactions/home_en.html Science: http://www.sciencemag.org/ Trinity College w Dublinie: http://www.tcd.ie/ Kraje Irlandia, Zjednoczone Królestwo
