Техника - молодёжи 2011-09, страница 11
xxi — век нано 1А1 растрескивается и деформируется. Но АПП дают выход и из этой ситуации. Взяв на себя основные «неприятности» от непосредственного контакта с почвой, они позволяют подумать о замене конструкционного материала. При такой защите от рабочего органа т ребуется только прочность — значит, сталь можно поменять, например, на армированный стекловолокном пластик. Двадцать аккумуляторов на миллиметр Схема литий-ионного микроаккумулйтора В Университете Райса создано электрохимическое устройство накопления электроэнергии, имеющее, похоже, самые маленькие размеры, которых можно сегодня достичь. Устройство, по сути, является литий-ио»#ым аккумулятором, собранным из составных нанопроводов. Процесс изготовления устройства (его высота — 50 мкм) начинается с матрицы из оксида алюминия, в которой заготовлены поры диаметром 200 нм. В этих порах методом электроосаждения выращиваются никель-оловянные провода — это аноды аккумулятора. Причём эти нанопро-вода оставляют в порах, выше себя, место для будущих катодов. Далее поры расширяют путём травления гидроксидом натрия, и получившийся зазор заполняется электролитом, каковым является по-лиэтиленоксид. Он создаёт плотную оболочку толщиной примерно 25 нм вокруг провода, а также ложится на торец нанопровода, становясь разделителем между анодом и катодом. Катоды получали, заполняя свободное место в порах смесью специально подобранных полимеров и технического углерода. Затем массив нанопроводов высушивался, покрывался 200-нм слоем алюминия, играющим роль то-косборника, и всю матрицу обрабатывали раствором гексафторфосфата лития, чтобы дать возможность ионам лития занять свои места в слое поли-этиленоксида. Устройство продемонстрировало обратимую ёмкость в ~3 мкА'ч/см2 при токе в 0,03 мА/см2. Говорить о том, что изготовлены опытные образцы микроразмерных источников питания, пока рано: характеристики аккумуляторов ухудшались уже после нескольких циклов заряда и разряда. Теперь учёные пытаются решить эту проблему, варьируя геометрические параметры устройств — к примеру, длину электродов и толщину полимерного разделителя. Прозрачность графена, электропроводность золота
Рис. 1. Схематическое изображение гибкого прозрачного злектрода Сегодня гибкие прозрачные проводящие плёнки, столь нужные в самых различных электронных устройствах, чаще всего изготавливаются из оксида индия и олова. Но этот материал довольно дорог и недостаточно хорошо выдерживает многочисленные циклы сгибания-разгибания. В качестве замены пробовали применить вездесущии графен, но удачи не добились: обеспечивая требуемую прозрачность, он не обеспечивал требуемой электропроводности. Тогда сотрудники Университета Райса (США) решили объединить графен с заведомо хорошим проводником — металлической сеткой из золота, меди или алюминия. Мини- металл подложка S1U ПММА медь Б2\ графен медь
подложка A3 БЗ ПММА медь Б4 подложка ПММА В1 82 ПММА подложка Y I_l ШДЬ подложка Рис. 2. Схема изготовления прозрачных электродов на основе графена и металлической сетки (иллюстрация из журнала ACS Nano) мальная ширина линий этой сетки составляет 5 мкм — в 10 раз тоньше человеческого волоса (рис. 1). Гибридные плёнки изготавливались по известным и хорошо отработанным технологиям (рис, 2). На рисунке этапы А1...А4 соответствуют подготовке металлической сетки на прозрачной подложке, роль которой играло стекло или гибкий полиэтилентерефталат. Этапы Б1...Б4 — выращивание графена на медной фольге (катализаторе) из твёрдого источника углерода — полиметилметак-рилата ПММА На этапах Bl, В2 выращенный фафен, поддерживаемый слоем 1L ММ А, 1 iepei юсится на металлическую сетку, после чего полиметилметакрилат удаляют с помощью ацетона. Готовые гибридные электроды продемонстрировали совсем небольшое слоевое сопротивление, величины которого оказались одними из самых низких в классе прозрачных электродных материалов. И, что очень важно, измерения показали, что электропроводность гибкой плёнки на полиэтилентерефта-латовой подложке после 50 сгибаний снижалась на 20-30%, но затем стабилизировалась и практически не изменялась при последующих 500 сгибаниях. И ещё одно приятное открытие: плёнка, целый год пролежавшая в лаборатории, не показала ухудшения электрических и механических характеристик. 9 |
||||||||||||||||
