Ученые СПбГУ разработали новый метод соединения многостенных углеродных нанотрубок с титановой подложкой, который позволяет обойтись без полимерных связующих и может использоваться для разработки новых композитных электродных материалов. Разработка основана на на образовании связей с участием титана и кислородсодержащих групп на поверхности нанотрубок, которые повышают адгезию.
Согласно высказыванию Петра Корусенко, старшего научного сотрудника СПбГУ и одного из авторов работы, разработанный способ предполагает изменение интерфейса на границе слоя нанотрубок и подложки за счет использования непрерывного пучка ионов гелия.
Ученые в России разработали новый метод соединения многостенных углеродных нанотрубок с титановой подложкой при производстве электродных материалов для суперконденсаторов, которые используются в качестве источника энергии в электромобилях и другой технике. Разработка позволит повысить электропроводимость устройства.
Пресс-служба Санкт-Петербургского государственного университета сообщает:
«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»
По данным пресс-службы, углеродные нанотрубки — материал с высокой электропроводностью, механической прочностью и химической стабильностью. Они могут применяться в разных областях, например, в машиностроении для увеличения прочности и износостойкости кузовных элементов и шин, а в микроэлектронике — для создания сверхэффективных устройств нового поколения. Кроме этого, сегодня ученые особое внимание уделяют применению этого материала в качестве основы при разработке новых электродных материалов для суперкондесаторов — устройств для накопления электрической энергии.
Нанокомпозиты на основе многостенных углеродных нанотрубок и электропроводящих полимеров позволяют повысить емкостные характеристики суперкондесаторов, однако нанотрубки плохо сцепляются с подложкой, что необходимо при производстве электродов. Сегодня для сцепления используют полимерные связующие — биндеры, которые снижают электропроводимость, а также влияют на пористую структуру получаемого материала. Поэтому ученые разработали новый метод, который позволяет обойтись без биндеров и через 20 минут облучения дает прочное сцепление, такой результат связан с образованием C-O-Ti-связей с участием титана и функциональных кислородсодержащих групп на поверхности нанотрубок.
Петр Корусенко, старший научный сотрудник СПбГУ, один из авторов работы, отметил:
«Мы с коллегами предложили новый подход, который позволяет повысить адгезию — сцепление — многостенных нанотрубок к поверхности металлической (титановой) подложки. Разработанный нами способ предполагает изменение интерфейса на границе „слой нанотрубок — подложка“ за счет использования непрерывного пучка ионов гелия»
О суперконденсаторах
Суперконденсаторы представляют собой электрические устройства, способные запасать в себе большие количества энергии и почти мгновенно выделять ее назад почти неограниченное число раз. Их использование в электромобилях и электроавтобусах позволяет экономить ресурс литий-ионных аккумуляторов, а также снижает вероятность перегрева и взрыва этих батарей.
