Физики разработали новый способ соединения углеродных нанотрубок с подложкой для суперконденсаторов

6 мая 2024
86

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета, Омского государственного технического университета, Омского научного центра СО РАН и Коми научного центра УрО РАН разработали метод соединения многостенных углеродных нанотрубок с титановой подложкой. Такой подход позволяет обойтись без полимерных связующих и может быть использован для разработки новых композитных электродных материалов суперконденсаторов с улучшенными характеристиками. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в научном журнале Nanomaterials.

Одностенные углеродные нанотрубки — это протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров, образованные одним слоем атомов углерода. Они обладают высокой электропроводностью, механической прочностью и химической стабильностью.

Многостенные нанотрубки чаще всего состоят из множества вложенных друг в друга одностенных нанотрубок, которые применяются в разных областях. Например, в машиностроении для увеличения прочности и износостойкости кузовных элементов и шин, а в микроэлектронике — для создания сверхэффективных устройств нового поколения.

Ученые Санкт-Петербургского университета давно изучают применение нанотрубок в качестве основы при разработке новых электродных материалов для суперкондесаторов. Так, эксперты Университета считают использование многостенных нанотрубок более перспективным вариантом за счет разнообразия их форм и конфигураций по сравнению с одностенными. Кроме этого, разделение многостенных нанотрубок из пучков и их последующее диспергирование достаточно хорошо изучено.

В настоящее время особое внимание уделяется разработке высокоэффективных, то есть обладающих повышенной мощностью, длительным сроком службы и высокой скоростью заряда-разряда, суперконденсаторов на основе новых композитных электродных материалов.

Использование суперконденсаторов нанокомпозитов на основе многостенных углеродных нанотрубок и электропроводящих полимеров в качестве материала для таких электродов, позволяет повысить емкостные характеристики суперконденсатора. Это становится возможным за счет большой поверхностной площади, увеличивающей емкость двойного электрического слоя, и дополнительного вклада псевдоемкости от полимера.