گروهی از محققان دانشگاه رایس دریافته‌اند که می‌توانند با الگودهی صفحات اکسید گرافیت توسط لیزر آنها را به ابرخازن‌های کارا تبدیل نمایند.
تولید ابرخازن از ورقه‌های اکسید گرافیت
به‌نظر می‌رسد تبدیل اکسید گرافیت (GO) به ابرخازن‌های کاملاً تکامل‌یافته آسان
باشد، اما تا قبل از آنکه محققان دانشگاه رایس روش این کار را پیدا کنند، چگونگی
این فرایند روشن نبود.
پولیکل آجایان و همکارانش از دانشگاه رایس دریافتند که می‌توانند با الگودهی صفحات
اکسید گرافیت توسط لیزر آنها را به ابرخازن‌های کارا تبدیل نمایند. دانشمندان می‌دانستند
که با استفاده از حرارت لیزر می‌توان اکسید گرافیت را به اکسید گرافیت احیاشده
رسانای الکتریسیته (RGO) تبدیل کرد. این پژوهشگران با نوشتن الگوهایی از RGO روی GO
آنها را به ابرخازن‌های مستقلی تبدیل کردند که می‌توانند تا هزاران بار انرژی را
ذخیره و آزاد کنند.
یافته بسیار جذاب این مطالعه این بود که زمانی که GO حاوی آب باشد، می‌تواند یون‌ها
را نگهداشته و به‌عنوان یک الکترولیت جامد و یک جداکننده عایق الکتریکی عمل کند. وی
گائو، نویسنده اصلی مقاله مربوط به این کار می‌گوید: «این کار بسیار آسان است، زیرا
GO آب را همانند یک اسفنج جذب می‌کند و می‌تواند تا ۱۶ درصد وزن خودش آب را در خود
نگهدارد».
آجایان می‌گوید: «پیشرفت اصلی که در این کار حاصل شده است این است که زمانی که GO
حاوی آب است، به‌عنوان یک رسانای یونی عمل می‌کند. بنابراین می‌توانیم بدون افزودن
چیزی یک ورقه GO را به یک ابرخازن تبدیل کنیم. برای ساختن این ابزار تنها به یک
الگو و الکترودها نیاز داریم. البته این ابزارها در حضور الکترولیت‌های خارجی نیز
کار می‌کنند که مزیت دیگری به‌شمار می‌رود. بر این باورم که در آینده نزدیک شاهد
حضور ابزارهای بسیار کوچکی خواهیم بود که به منابع انرژی کوچکی نیاز دارند. همچنین
می‌توان انرژی ابزارهای با اندازه متوسط را نیز با این سامانه تأمین کرد و امکان
تغییر مقیاس آن به‌راحتی وجود دارد».
این محققان برای انجام آزمایش‌های کنترلی، تمام آب یک ابزار متشکل از RGO-GO-RGO را
در یک خلأ از آن خارج کردند تا رسانایی یونی آن را از بین ببرند. قرار دادن این
ابزار به مدت سه ساعت در معرض هوا باعث شد تا عمکلرد ابرخازنی آن به‌صورت کامل احیا
شود که ویژگی مثبت دیگری به‌شمار می‌رود. عملکرد الکتروشیمیایی این ابزار بدون نیاز
به هر گونه ماده شیمیایی بسیار خوب بود.
جزئیات این کار در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
