لقد توقع الباحثون شبكة كربون جديدة ، على غرار الجرافين ، ولكن مع بنية مجهرية أكثر تعقيدًا ، والتي قد تؤدي إلى بطاريات مركبة كهربائية أفضل. يمكن القول إن الجرافين هو الأكثر شهرة من أشكال الكربون. تم استغلالها كقاعدة لعبة جديدة محتملة لتكنولوجيا بطارية الليثيوم أيون ، ولكن يمكن أن تنتج طرق التصنيع الجديدة في النهاية بطاريات أكثر كثافة للطاقة.
يمكن اعتبار الجرافين شبكة من ذرات الكربون ، حيث يتم توصيل كل ذرة الكربون بثلاث ذرات كربون مجاورة لإنتاج سداسيس صغيرة. ومع ذلك ، يتكهن الباحثون أنه بالإضافة إلى بنية قرص العسل المباشر ، يمكن أيضًا إنشاء هياكل أخرى.
هذه هي المادة الجديدة التي طورها فريق من جامعة ماربورغ في ألمانيا وجامعة آلتو في فنلندا. أقنعوا ذرات الكربون في اتجاهات جديدة. تتكون شبكة ثنائي الفينيل المزعومة من السداسي والساحات والأوكتاجون ، وهي شبكة أكثر تعقيدًا من الجرافين. يقول الباحثون إنه ، لذلك ، فإنه يختلف بشكل كبير ، وفي بعض النواحي ، خصائص إلكترونية أكثر استحسانًا.
على سبيل المثال ، على الرغم من أن الجرافين يتم تقديره لقدرته باعتباره أشباه الموصلات ، إلا أن شبكة الكربون الجديدة تتصرف مثل المعدن. في الواقع ، عند عرض 21 ذرة فقط ، يمكن استخدام خطوط شبكة ثنائي الفينيل كخيط موصل للأجهزة الإلكترونية. أشاروا إلى أنه على هذا النطاق ، لا يزال الجرافين يتصرف مثل أشباه الموصلات.
قال المؤلف الرئيسي: "يمكن أيضًا استخدام هذا النوع الجديد من شبكة الكربون كمواد أنود ممتازة لبطاريات الليثيوم أيون. مقارنةً بالمواد الحالية القائمة على الجرافين ، فإنه يحتوي على سعة تخزين ليثيوم أكبر."
عادةً ما يتكون أنود بطارية الليثيوم أيون من الجرافيت على رقائق النحاس. لديها توصيل كهربائي عالي ، وهو ليس ضروريًا فقط لوضع أيونات الليثيوم بشكل عكسي بين طبقاتها ، ولكن أيضًا لأنه يمكن أن يستمر في القيام بذلك لآلاف الدورات المحتملة. هذا يجعلها بطارية عالية الكفاءة ، ولكن أيضًا بطارية يمكن أن تستمر لفترة طويلة دون تدهور.
ومع ذلك ، فإن بدائل أكثر كفاءة وأصغر بناءً على شبكة الكربون الجديدة هذه يمكن أن تجعل تخزين طاقة البطارية أكثر كثافة. قد يجعل هذا السيارات الكهربائية والأجهزة الأخرى التي تستخدم بطاريات الليثيوم أيون أصغر وأخف وزنا.
ومع ذلك ، مثل الجرافين ، فإن اكتشاف كيفية تصنيع هذا الإصدار الجديد على نطاق واسع هو التحدي التالي. تعتمد الطريقة الحالية للتجميع على سطح ذهبي ناعم للغاية حيث تشكل الجزيئات المحتوية على الكربون في البداية سلاسل سداسية متصلة. تربط ردود الفعل اللاحقة هذه السلاسل لتشكيل أشكال مربعة وأشكال مثمنة ، مما يجعل النتيجة النهائية مختلفة عن الجرافين.
أوضح الباحثون: "الفكرة الجديدة هي استخدام السلائف الجزيئية المعدلة لإنتاج ثنائي الفينيل بدلاً من الجرافين. الهدف الآن هو إنتاج أوراق أكبر من المواد بحيث يمكن فهم خصائصها بشكل أفضل."
وقت النشر: يناير -06-2022
