Ученые ЭТИ СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Андрей Яковлев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Естественные и математические науки» ЭТИ СГТУ представил опытные образцы Фонду перспективных исследований на семинаре, посвященном материалам на основе графена и его производных, в Москве. Группа ученых Энгельсского технологического института работает в этом направлении более двадцати лет.

Что это такое?

Исследователям удалось разработать новый способ получения наноструктурированных углеродных пленок толщиной порядка 0,03 мм. В результате электрохимической обработки природного графита в серной кислоте получен окисленный графен. Одна из его особенностей - способность к сращиванию частиц и образованию пленок, в том числе на различных поверхностях (стекло, металл и др.). Эта пленка обладает достаточной эластичностью и механической прочностью, имеет высокую пористость и удельную поверхность, что позволяет изготовить из нее рулонные электроды для химических источников тока (аккумуляторов и суперконденсаторов). Проведенные измерения емкости двойного электрического слоя наноструктурированных углеродных пленок подтвердили перспективность разработки в области альтернативной энергетики. 

Какими свойствами обладает материал?

В процессе электрохимической обработки графит расслаивается на отдельные кластеры, состоящие из 7-10 графеновых слоев, между которыми находятся анионы и молекулы серной кислоты, а на поверхности – большое количество кислородных соединений. Это обеспечивает большую рабочую поверхность при использовании данного материала в качестве электрода в суперконденсаторе. В настоящее время проводятся исследования по определению удельных характеристик макетов плоских суперконденсаторов с электродами из наноструктурированной углеродной пленки.
Кроме того, материал обладает способностью значительно увеличивать свой объем при быстром нагревании до 200оС. Это свойство позволяет создавать пористые адсорбенты для сорбции нефтепродуктов, катионов металлов и различных анионов.
Если вводить материал в состав полимерных композитов, то возможно получить более высокую прочность и эластичность.
Если говорить о пленках на металлах, то можно ожидать улучшения антифрикционных эффектов, то есть трение и скольжение у металлического изделия, на который нанесена пленка, будет уменьшаться, здесь можно ожидать различные положительные эффекты. Все указанные свойства материала будут дополнительно исследоваться.

О применении

Наибольшие перспективы имеет использование пленок в качестве обкладок суперконденсатора, области применения которого достаточно разнообразны:

• электронная и измерительная техника;
• охранная сигнализация;
• устройства резервного питания, в том числе в бытовой технике и микроэлектронике;
• авиация, космическая техника и т.д.

Не исключено, что применение полученных пленок позволит повысить удельную энергию и удельную емкость суперконденсаторов.